DE10318945B3 - Planetary gearing, for a wind energy generator, has a bearing structure where the load from the external rotor is minimized on the bearings and gear components to increase their life - Google Patents

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Abstract

The planetary gearing for a wind energy generator has a rotating hollow planet wheel (16) within the gear housing (14), keyed to the generator drive unit (10). The planet wheels (18) are with tumble bearing mountings with elastomer bushes on at least one planet bolt (22), fitted to a planet carrier plate (24). The gearing includes a sun wheel (32). The leading gear bearing (12) of the hollow planet wheel is on the plane of the gear teeth of the first gear stage. The planet carrier plate is bonded to the gear housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für eine Windenergieanlage (WEA), mit einem rotierenden, gelagerten Planetenhohlrad, auf in einer feststehenden Planetenträgerplatte befestigten Planetenbolzen gelagerten Planetenrädern und einem Sonnenrad, die den besonderen Anforderungen hinsichtlich der Zahneingriffsgüte aufgrund der großen äußeren Kräfte und Momente gerecht wird.The The invention relates to a gear arrangement for a wind energy installation (wind turbine), with a rotating, mounted planet ring gear, in a fixed Satellite carrier plate attached planet bolts, planet gears and a sun gear due to the special requirements regarding the meshing quality the great external forces and Moments.

Die Entwicklung von WEA in den letzten Jahrzehnten führte zu stetig steigenden Leistungen, wobei der Trend zu immer kompakteren und leichteren Einheiten anhielt. Dieser Trend hat dazu geführt, dass die in der WEA eingebauten Komponenten zunehmend größeren Verformungen auch in lastübertragenden Teilen ausgesetzt werden. Diese größeren Verformungen, insbesondere unter dynamischen Belastungen, führen vor allem bei Lagern und Getriebeteilen zu örtlich teilweise unzulässig starken lokalen Spannungsüberhöhungen. Und diese wiederum haben eine deutlich Verminderung der Lebensdauer der Komponenten zur Folge. Bei Lagern und Getrieberädern können schon ein Versatz in der Verzahnung oder eine Laufbahnabweichung der Wälzkörper von 10 bis 25 μm durch Verkippungen aufgrund von äußeren Kräften und Momenten zu einer so großen Überlastung führen, das die Bauteile schon nach sehr kurzer Zeit versagen und damit zu erheblichen finanziellen Schäden führen. Ferner hat sich in den letzten Jahren gezeigt, dass eine gezielte Schmierung der Zahneingriffe und der Lager notwendig ist, um die gewünschte Lebensdauer zu erreichen. Getriebe- und Lagerschäden haben in den vergangenen Jahren einige WEA-Hersteller an den Rand des Konkurses geführt. Auch Betreiber von WEA und Versicherer sind von den Schäden finanziell betroffen.The Development of wind turbines in recent decades has led to steadily increasing performances, whereby the trend towards ever more compact and lighter units continued. This trend has meant that the components installed in the wind turbine are increasingly deformed also in load-transferring Exposed to parts. These larger deformations, in particular under dynamic loads especially in the case of bearings and gear parts that are locally too impermissibly strong local voltage spikes. And these in turn have a significant reduction in the lifespan of the components. With bearings and gear wheels can already an offset in the toothing or a raceway deviation of the rolling elements of 10 up to 25 μm due to tilting due to external forces and Moments to such a large overload to lead, that the components fail after a very short time and thus to significant financial damage to lead. Furthermore, it has been shown in recent years that a targeted Lubrication of the meshes and the bearings is necessary to the desired To achieve lifespan. Gearbox and bearing damage have occurred in recent years some wind turbine manufacturers led to the brink of bankruptcy. Also Wind turbine operators and insurers are financially responsible for the damage affected.

Gerade bei der zunehmenden Größe der WEA ist es notwendig, wirksame Abhilfemaßnahmen gegen die unvermeidlichen Verformungen bei gleichzeitiger Kompaktheit des Maschinensatzes zu realisieren. Dazu sind in der Vergangenheit schon verschiedene Vorschläge gemacht worden.Just with the increasing size of the wind turbines it is necessary to take effective remedial measures against the inevitable Deformations while the machine set is compact to realize. In the past, there have been different ones proposals been made.

Durch die WO 02/14690 A1 wird eine Rotorlagerung vorgeschlagen, bei der der Innenring fest über das Getriebehohlrad mit dem Maschinenträger und der Außenring mit der Rotornabe und dem Planetenträger verbunden ist. Diese Anordnung hat den Nachteil, dass der Planetenträger und damit die Planetenräder rotieren und dadurch Verzahnungen und Planetenlager nur unzureichend geschmiert werden können, da die Schmierölübertragung auf das rotierende Teil aufwendig und störanfällig ist. Ferner werden die äußeren Lasten über das Hohlrad auf den Maschinenträger abgeleitet, was dadurch verformt wird und damit einen negativen Einfluss auf die Zahneingriffsgüte zwischen Hohlrad und Planetenrad hat.By WO 02/14690 A1 proposes a rotor bearing in which the inner ring firmly over the gear ring gear with the machine frame and the outer ring is connected to the rotor hub and the planet carrier. This arrangement has the disadvantage that the planet carrier and thus the planet gears rotate and therefore insufficiently lubricated gears and planet bearings can be because the oil transfer on the rotating part is complex and prone to failure. Furthermore, the external loads on the Ring gear on the machine frame derived what is deformed by it and thus a negative Influence on the meshing quality between ring gear and planet gear.

Die WO 02/79644 A1 schlägt doppelte Planetenräder vor, die an einer nachgiebigen Scheibe gelagert sind, um dadurch ungleichmäßigen Zahneingriffbedingungen ausweichen zu können. Auch bei dieser Lösung sind die o. g. Nachteile gegeben, wobei der Bauaufwand noch deutlich erhöht ist.The WO 02/79644 A1 suggests double planet gears before, which are mounted on a flexible disc, thereby uneven meshing conditions to be able to dodge. Even with this solution are the above Disadvantages are given, the construction effort is still significant elevated is.

Mit der EP 1184567 A2 wird eine Lösung vorgeschlagen, bei der ein Stufenplanetengetriebe verwendet wird und der Rotor direkt im Getriebegehäuse gelagert wird. Die Lagerung soll als Gleitlager ausgeführt werden. Diese geometrische Anordnung hat zur Folge, dass die Rotorkräfte zu Verschiebungen in der Verzahnung führen, die sich auf die Lebensdauer nachteilig auswirken. Weiterhin benötigt die Ausführung eine große Anzahl von Bauteilen, die teilweise extrem genau zueinander positioniert werden müssen, um einen akzeptablen Lastverteilungsfaktor der Drehmomentanteile der einzelnen Planetenräder zu erreichen. Dieses machen die Konstruktion aufwendig, schwer und teuer.With the EP 1184567 A2 a solution is proposed in which a stepped planetary gear is used and the rotor is mounted directly in the gear housing. The bearing should be designed as a plain bearing. The result of this geometric arrangement is that the rotor forces lead to shifts in the toothing, which have an adverse effect on the service life. Furthermore, the design requires a large number of components, some of which have to be positioned extremely precisely in relation to one another in order to achieve an acceptable load distribution factor for the torque components of the individual planet gears. This makes the construction complex, heavy and expensive.

In der WO 96/11338 A1 wird ebenfalls die Rotorlagerung über den Planetenträgern des Getriebes vorgeschlagen. Dabei wirken sich auch hier die sich aus den äußeren Rotorbelastungen ergebenden Verformungen negativ auf den Verzahnungseingriff aus. Eine Ausgleichsmaß nahme ist nicht vorgesehen, so dass mit einem frühzeitigen Verschleiß der Verzahnungen aufgrund von örtlicher Überbelastung zu rechnen ist.In WO 96/11338 A1 is also the rotor bearing on the planetary carriers of the transmission proposed. This also affects here from the external rotor loads resulting deformations negatively affect the gear engagement. A compensatory measure is not provided, so with premature wear of the gears due to local overload to calculate.

Im Verlauf der Hannover Messe im April 2003 wurde ein Technical Paper: G.P. Fox und E. Jallat, "Use of the integrated Flexpin bearing for improving the performance of epicyclical gear systems" vorgestellt. Darin wird ein zweistufiges Planetengetriebe vorgeschlagen, das sehr kompakt aufgebaut ist, aber den Nachteil hat, dass durch die geometrische Anordnung der beiden Planetenstufen zur Antriebslagerung ein starker Einfluss der äußeren Belastung auf die Zahneingriffsgüte vorliegt. Auch die vorgeschlagene Verwendung von sog. IFB (Integrated Flexpin Bearing) gibt zwar Abhilfe für die Vergleichmäßigung der Belastungen aus Drehmomentübertragung über 5 bzw. 7 Planetenräder, aber nur einen unzureichenden Ausgleich für die vorliegenden Verformungen aus Rotorbelastungen.in the During the Hanover Fair in April 2003, a technical paper was: G. P. Fox and E. Jallat, "Use of the integrated Flexpin bearing for improving the performance of epicyclical gear systems ". It proposes a two-stage planetary gear, the is very compact, but has the disadvantage that Geometric arrangement of the two planetary stages for drive mounting a strong influence of external stress on the meshing quality is present. The proposed use of so-called IFB (Integrated Flexpin Bearing) provides a remedy for the equalization of the Loads from torque transmission over 5 or 7 planet gears, but only insufficient compensation for the existing deformations from rotor loads.

Alle diese Vorschläge schaffen keine vollkommene Abhilfe für die o.g. Probleme.All these suggestions do not provide a complete remedy for the above Problems.

Die Grenzen der fertigungstechnischen Machbarkeit für Großlager und Getriebeverzahnungen für WEA ist mit der 4–5 MW-Klasse in herkömmlicher Bauweise erreicht worden. Rotorlager und Hohlräder von Planetengetrieben mit ca. 3 m Außendurchmesser und Breiten von ca. 500 mm stellen derzeit das Maximum der Herstellbarkeit dar. Mit diesen Abmessungen kann bei Verwendung von drei Planetenrädern maximal das Drehmoment einer ca. 5 MW-Anlage übertragen werden. Die große Zahnbreite führt zu Problemen des gleichmäßigen Eingriffes der Verzahnung über die gesamte Breite der Zähne wenn äußere Belastungen auf diese Bauteile einwirken. Dadurch ist es erforderlich, dass die Planetenräder der ihr aufgezwungenen Verformung, vor allem der Verkippung um die Achsen senkrecht zur Rotationsachse der Planetenräder, ausweichen können, um die Zahneingriffe in allen Lastsituation möglichst optimal also gleichmäßig über die Zahnbreite stattfinden zu lassen.The limits of the manufacturing feasibility for large bearings and gear teeth for wind turbines have been reached with the 4-5 MW class in a conventional design. Rotor bearings and ring gears of planetary gears with approx. 3 m outside Diameters and widths of approx. 500 mm currently represent the maximum producibility. With these dimensions, the maximum torque of an approx. 5 MW system can be transmitted when using three planetary gears. The large tooth width leads to problems of uniform engagement of the toothing over the entire width of the teeth when external loads act on these components. This means that the planet gears can avoid the deformation that is forced on them, especially the tilting around the axes perpendicular to the axis of rotation of the planet gears, in order to allow the tooth meshes to take place optimally in all load situations, ie evenly across the tooth width.

Ferner besteht bei herkömmlichen Planentengetrieben das Problem, dass die Planetenräder rotieren und damit eine kontrollierte Versorgung der Planetenlager und der Zahneingriffe mit dem Schmierstoff schwierig ist.Further exists with conventional Planet-driven the problem that the planet gears rotate and thus a controlled supply to the planetary bearings and the Gearing with the lubricant is difficult.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei der gewünschten Kompaktheit der Triebstrangeinheit, bestehend aus Rotorlagerung und Getriebe, die negative Wirkung der äußeren Rotorbelastungen auf die Lager und die Getriebekomponenten zu minimieren, um die vorgesehene Lebensdauer zu erreichen.task the invention is, given the desired compactness of the drive train unit, consisting of rotor bearing and gear, the negative effect of the external rotor loads on the bearings and gear components to minimize the to achieve the intended service life.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass sich die vordere Getriebelagerung des Planetenhohlrades in einer Ebene oder nahezu in einer Ebene mit der Mittelebene der Getriebeverzahnung angeordnet ist, die Planetenträgerplatte fest mit dem Getriebegehäuse verbunden ist und die Planetenräder auf den mit der Planetenträgerplatte fest verbundenen Planetenbolzen taumelgelagert sind. Dabei können die Planetenräder senkrecht zu ihrer Rotationsachse begrenzte Verdrehungen ausführen.According to the invention Task solved by that the front gearbox bearing of the planetary ring gear is in one level or almost in one level with the central level of the gear teeth is arranged, the planet carrier plate firmly with the gearbox is connected and the planet gears on the one with the planet carrier plate firmly connected planet bolts are swash-bearing. The planetary gears Make limited twists perpendicular to their axis of rotation.

Das vordere Getriebelager, das die Lasteinleitung der Querkräfte und ggf. der Axialkräfte und Biegemomente in das Getriebegehäuse vornimmt, ist so angeordnet, dass der Außenring des Lagers mit dem Gehäuse ortsfest verbunden ist und der Innenring des Lagers in einer Ebene, möglichst mittig zur Verzahnung direkt oder indirekt mit dem Hohlrad der ersten Getriebestufe verbunden ist. Somit wird das Hohlrad direkt durch die Nabe oder die Antriebswelle vom Rotor der WEA angetrieben. Durch diese geometrische Anordnung wirken sich vor allem die Biegemomente des Rotors so aus, dass es nur zu einer geringen Verkippung des Hohlrades quer zur Rotationsachse führt, ohne dass es zu größeren radialen Verschiebungen in dem Bereich der Zahneingriffe kommt. Damit ist die Voraussetzung geschaffen, dass nur noch ein geringfügiger Winkelausgleich der Planetenrädereinstellung erfolgen muss, um den Zahneingriff unter allen Lastsituationen optimal stattfinden zu lassen. Die Planetenräder der ersten Stufe sind dabei über eine Drehlagerung in Verbindung mit einem Taumellagerelement auf dem Planetenbolzen angebracht, wobei diese wiederum ortsfest in einer Planetenträgerplatte befestigt sind, die wiederum mit dem Gehäuse verbunden ist. Zweck des Taumellagerelements ist es, dem Planetenrad bei Verkippen des Hohlrades eine gleichsinnige Bewegung zu ermöglichen. Das dafür notwendige Moment auf das Taumellagerelement entsteht durch die nicht konstante Linienbelastung am Zahneingriff während des Kantentragens. So kann sich das Planetenrad bei Winkelabweichungen zwischen den Achsen sauber zu dem Hohlrad positionieren und stellt eine relativ gleichmäßige Linienlast ein. Die Sonne wiederum passt sich den Planetenrädern an und gewährleistet so ebenfalls ein konstantes Tragen. Mit Hilfe eines solchen Taumellagerelementes kann das schädliche Kantentragen der Verzahnung effektiver vermieden werden. Die Drehlagerung der Planetenräder kann durch Wälzlager oder Gleitlager realisiert werden. Um die erforderliche taumelnde Drehfähigkeit der Planetenräder zu erreichen, ist z. B. eine sphärische Gleitlagerlagerung oder die Verwendung einer Elastomerbuchse in Verbindung mit einem separaten Drehlager vorteilhaft. Die sphärische Gleitlagerung zeichnet sich aufgrund der großen Gleitfläche durch hohe radiale Steifigkeit und aufgrund der ungehinderten Drehfähigkeit durch geringe Rückstellmomente bei Taumelbewegungen aus. Die Verwendung von Elastomerbuchsen mit separaten Drehlagern zeichnet sich durch eine geringfügige radiale Ausgleichsfähigkeit aus, wodurch bei der Verwendung einer Vielzahl von Planetenrädern ein wirksamer Ausgleich von Fertigungstoleranzen der Bauteile stattfindet und es zu einer Vergleichmäßigung der Lastverteilung unter der Vielzahl der Planetenräder kommt. Beide Lagerungen ermöglichen das Verkippen der Planetenräder quer zu ihrer Rotationsachse, wodurch sie sich den Verformungen des Hohlrades problemlos einstellen, ohne dass größere Bauteilbeanspruchungen in den Komponenten auftreten oder ungleichmäßiges Flankentragen der Zahneingriffe mit den beschriebenen Nachteilen stattfindet. Durch die ortsfest stehenden Planetenbolzen kann auf einfache und betriebssichere Weise die Planetenverzahnung und die Planetenlagerung mit dem erforderlichen Schmierstoff versorgt werden, ohne aufwendige Dreheinführung in rotierende Teile verwenden zu müssen. Damit ist eine Konstruktion geschaffen, die einen optimalen Lastenausgleich schafft, zu minimalen Strukturbeanspruchungen führt und eine exakte Schmierung der Planetenlagerungen und Zahneingriffe ermöglicht und damit eine hohe Betriebssicherheit und lange Lebensdauer gewährleistet.The front gearbox bearing that loads and shear loads if necessary, the axial forces and makes bending moments in the gear housing, is arranged that the outer ring of the bearing with the housing is fixedly connected and the inner ring of the bearing in one plane, preferably centered on the toothing directly or indirectly with the ring gear of the first Gear stage is connected. The ring gear is thus directly through the hub or drive shaft is driven by the rotor of the wind turbine. By This geometrical arrangement mainly affects the bending moments of the rotor so that there is only a slight tilting of the Ring gear leads transversely to the axis of rotation without causing major radial displacements comes in the area of the meshes. This is the prerequisite created that only a slight angle compensation of the planetary gear setting must take place in order to optimally mesh the teeth under all load situations to take place. The planetary gears of the first stage are over one Pivot bearing in connection with a wobble bearing element on the Planet bolts attached, these in turn fixed in a planet carrier plate are attached, which in turn is connected to the housing. Purpose of Swash bearing element is the planet gear when tilting the ring gear to enable a movement in the same direction. The necessary for that Moment on the swash bearing element arises from the non-constant Line load on the tooth mesh while wearing the edge. So the planetary gear can deviate in the event of angular deviations between the axes position neatly to the ring gear and provide a relatively even line load on. The sun in turn adapts to the planet wheels and ensures so also constant wearing. With the help of such a wobble bearing element can do the harmful Edge wear of the gearing can be avoided more effectively. The pivot bearing the planet gears can by rolling bearings or plain bearings can be realized. To the required tumbling turning ability the planet gears to achieve is z. B. a spherical Plain bearing or the use of an elastomer bushing in Connection with a separate pivot bearing advantageous. The spherical plain bearing stands out due to the large sliding surface due to high radial rigidity and due to the unobstructed turning ability due to low restoring moments with wobble movements. The use of elastomer bushings with separate pivot bearings are characterized by a slight radial absorbing capacity off, resulting in the use of a variety of planet gears effective compensation of manufacturing tolerances of the components takes place and it evens out the Load distribution comes under the multitude of planet gears. Both positions enable tilting the planet gears transverse to their axis of rotation, causing them to deform of the ring gear can be adjusted easily without major component stress in the components or uneven flanking of the tooth mesh with the disadvantages described. Through the fixed standing planet bolts can be done in a simple and reliable manner the planet gearing and the planetary bearing with the required Lubricant can be supplied without complex rotary introduction into rotating Need to use parts. This creates a construction that provides optimal load balancing creates minimal structural stress and precise lubrication the planetary bearings and meshes and thus a high Operational safety and long life guaranteed.

In den meisten der Anwendungsfälle von Planetengetrieben werden drei Planetenräder eingesetzt, da dadurch einfach eine gleichmäßige Lastverteilung sichergestellt werden kann. Wenn es aber gelingt, eine größere Anzahl von Planetenrädern konstruktiv so unterzubringen, dass eine gute Lastverteilung gegeben ist, können bei gegebenem Hohlraddurchmesser und Zahnbreite deutlich höhere Drehmomente und Leistungen übertragen werden. Oder es kann bei gegebenen Drehmoment und Hohlraddurchmesser die Zahnbreite vermindert werden, was zu einer Verminderung der Probleme mit einem exakten Zahneingriff unter äußeren Lasten führt.In most of the applications of planetary gears, three planet gears are used, as this simply means an even load distribution division can be ensured. However, if it is possible to constructively accommodate a larger number of planet gears in such a way that there is a good load distribution, significantly higher torques and powers can be transmitted for a given ring gear diameter and tooth width. Or the tooth width can be reduced for a given torque and ring gear diameter, which leads to a reduction in the problems with an exact tooth engagement under external loads.

Nachteilig bei der Verwendung einer größeren Anzahl von Planetenrädern ist die Abnahme des möglichen Übersetzungsverhältnisses. Wenn also eine höhere Übersetzung erforderlich ist muss eine zweite Stufe, sinnvoller Weise eine weitere Planetenstufe dahinter geschaltet werden. Dabei wird z. B. das Sonnenrad der ersten Stufe mit dem Hohlrad der zweiten Stufe verbunden. Dadurch hat dann auch die zweite Stufe ortsfeste Planetenräder, die einfach und wirkungsvoll geschmiert werden können.adversely when using a larger number of planet gears is the decrease in the possible gear ratio. So if a higher translation a second stage is required, a further stage is advisable Planetary stage behind it. Here, for. B. the sun gear the first stage connected to the ring gear of the second stage. Thereby then also has the second stage of fixed planet gears, the can be lubricated easily and effectively.

Wenn das vordere Getriebelager als Momentenlager ausgeführt wird, das in der Lage ist, die Rotorkräfte und -momente alleine zu übertragen, baut die komplette Rotorlager- und Getriebeeinheit sehr kompakt, leicht und kostengünstig. Das Getriebegehäuse wird dann gleichzeitig zum Maschinengehäuse der kompletten WEA, an dem dann auch alle weiteren Komponenten angebaut werden können.If the front gearbox bearing is designed as a torque bearing, that is able to handle the rotor forces to transmit and moments alone, builds the complete rotor bearing and gear unit very compact, easy and inexpensive. The gearbox then becomes the machine housing of the complete wind turbine at the same time which can then also be used to add all other components.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergebenden Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:The In the following, the invention is based on an exemplary embodiment of the invention reproducing drawing explained. It shows:

1 ein einstufiges Planetengetriebe, 1 a single-stage planetary gear,

2 ein zweistufiges Planetengetriebe, 2 a two-stage planetary gear,

3 ein Beispiel eines taumelnden Drehlagerelements, 3 an example of a wobbling pivot element,

4 ein weiteres Beispiel eines taumelnden Drehlagerelements und 4 another example of a wobbling pivot member and

5 die komplette Gondel einer mit einem solchen Getriebe versehenen Gondel. 5 the complete nacelle of a nacelle provided with such a gear.

1 zeigt eine erste Planetengetriebestufe mit dem Antriebselement 10, das die Antriebswelle oder die Rotornabe der WEA sein kann, dem vorderen Getriebelager 12, dessen feststehender Außenring mit dem Getriebegehäuses 14 und dessen rotierender Innenring mit dem Planetenhohlrads 16 verbunden ist. Das Getriebelager 12 liegt dabei in der Mittelebene 13 der Planetenverzahnung 18. Die Planetenräder 18 sind über taumelnde Drehlagerelemente 20 auf den jeweiligen Planetenbolzen 22 befestigt. Die Planetenbolzen 22 sind in einer Planetenträgerplatte 24 befestigt, die wiederum mit dem Getriebegehäuse 14 fest verbunden sind. Eine vordere Dichtung 26, die Dichtplatte 28 und die hintere Dichtung 30 schließen den ölbeaufschlagten Getrieberaum nach außen ab. Das Sonnenrad 32 überträgt die Antriebsleistung an die nachfolgenden Elemente des Abtriebsstrangs. 1 shows a first planetary gear stage with the drive element 10 , which can be the drive shaft or the rotor hub of the wind turbine, the front gearbox bearing 12 , whose fixed outer ring with the gear housing 14 and its rotating inner ring with the planet ring gear 16 connected is. The gearbox bearing 12 lies in the middle level 13 the planet gearing 18 , The planet gears 18 are about tumbling pivot bearing elements 20 on the respective planet bolts 22 attached. The planet bolts 22 are in a planet carrier plate 24 attached, which in turn to the gearbox 14 are firmly connected. A front seal 26 , the sealing plate 28 and the rear seal 30 close off the oil-laden gear chamber from the outside. The sun gear 32 transfers the drive power to the following elements of the drive train.

2 zeigt eine zweistufige Ausführung des Planetengetriebes. Dabei sind in der ersten Stufe die gleichen Elemente vorhanden wie in der 1. Zusätzlich wird das Sonnenrad der ersten Stufe 32 über einen Verbindungsflansch 34 mit dem Hohlrad einer zweiten Stufe 36 verbunden, wobei diese Baugruppe über ein Fixierungslager 38 und die Planetenträgerplatte 24 im Getriebegehäuse 14 gelagert ist. Das Hohlrad der zweiten Stufe 36 treibt die Planetenräder 40 an, die wiederum über taumelnde Drehelemente 42 auf den Planetenbolzen 44 gelagert sind. Die Planetenbolzen 44 sind in einer Planetenträgerplatte 46 befestigt, die wiederum mit dem Getriebegehäuse 14 verbunden ist. Über eine einfach- oder doppeltkardanische Sonnenradaufhängung 48 wird die Antriebsleistung an die folgenden Elemente wie Generator oder ein weiteres Getriebe übertragen. Die hintere Dichtung 30 schließt den ölbeaufschlagten Getrieberaum ab. 2 shows a two-stage version of the planetary gear. The same elements are present in the first stage as in the 1 , In addition, the sun gear is the first stage 32 via a connecting flange 34 with the ring gear of a second stage 36 connected, this assembly via a fixation bearing 38 and the planet carrier plate 24 in the gearbox 14 is stored. The ring gear of the second stage 36 drives the planet gears 40 , which in turn has tumbling rotating elements 42 on the planet bolt 44 are stored. The planet bolts 44 are in a planet carrier plate 46 attached, which in turn to the gearbox 14 connected is. Via a single or double gimbal sun gear suspension 48 the drive power is transferred to the following elements such as a generator or another gearbox. The rear seal 30 closes off the oil-loaded gearbox.

3 zeigt das Detail eines Ausführungsbeispiels eines taumelnden Drehlagerelementes mit einer Elastomerbuchse 50, die mit ihrer Innenseite auf dem Planetenbolzen 44 angeordnet ist und auf ihrer Außenseite das Drehlager 52 trägt. Die Anordnung des Elastomers ermöglicht dem Planetenrad 18 die gewünschte taumelnde Bewegung bei relativ geringen Rückstellkräften und gleichzeitig hoher radialer Steifigkeit. Das Drehlager 52 stellt die Verbindung zum Planetenrad 18 mit der Außenverzahnung 54 her und kann als Wälz- oder Gleitlager ausgeführt werden. Die Anordnung von Elastomerbuchse 50 und Drehlager 52 kann auch in radial umgekehrter Weise ausgeführt werden. Über die Ölzuführungsbohrung 56 wird das Schmiermittel durch die Versorgungsbohrungen 58a, 58b in das Drehlager 52 und die Verzahnung 54 geführt. 3 shows the detail of an embodiment of a tumbling pivot bearing element with an elastomer bushing 50 that with their inside on the planet bolt 44 is arranged and on its outside the pivot bearing 52 wearing. The arrangement of the elastomer enables the planet gear 18 the desired wobbling movement with relatively low restoring forces and high radial rigidity at the same time. The pivot bearing 52 establishes the connection to the planet gear 18 with the external toothing 54 forth and can be designed as roller or plain bearings. The arrangement of the elastomer bushing 50 and swivel 52 can also be done in a radially reverse manner. Via the oil feed hole 56 the lubricant is through the supply holes 58a . 58b in the pivot bearing 52 and the gearing 54 guided.

4 zeigt das Detail einer alternativen Ausbildung des taumelnden Drehlagerelementes, das als sphärisches Gleitlager 60 mit Innenkugelelement 62 und Außenelement 64 ausgeführt ist. Auf dem Außenelement 64 ist das Planetenrad 18 mit der Verzahnung 54 angeordnet. Die Ölzuführungsbohrung 56 versorgt über die Versorgungsbohrungen 58 das sphärische Gleitlager 60 und die Verzahnung 54 mit dem notwendigen Schmiermittel. 4 shows the detail of an alternative embodiment of the tumbling pivot bearing element, which is a spherical plain bearing 60 with inner ball element 62 and outer element 64 is executed. On the outer element 64 is the planet gear 18 with the gearing 54 arranged. The oil supply hole 56 supplied via the supply boreholes 58 the spherical plain bearing 60 and the gearing 54 with the necessary lubricant.

5 zeigt eine komplette WEA-Gondel mit der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung, wobei das vordere Getriebelager 12 als Momentenlager ausgeführt ist, das alle Rotorlasten aus Kräften und Momenten übernehmen und auf den Maschinenträger 14 übertragen kann. Ein separates Getriebegehäuse kann entfallen. Das Antriebselement 10 ist in diesem Fall direkt die Rotornabe der WEA, die mit dem Planetenhohlrad 16 verbunden ist. Das Hohlrad 16 ist mit dem Innenring 66 des Momentenlagers verbunden und der Außenring 68 mit dem Maschinenträger 14. Die vordere Dichtung 26, die Dichtplatte 28 und die hintere Dichtung 30 schließen den ölbeaufschlagten Getrieberaum nach außen ab. Auf der dem Rotor entgegengesetzten Seite ist der Generator 70 in den Maschinenträger 14 integriert. Dadurch wird eine sehr kompakte und leichte Einheit realisiert. Der Generator 70 besteht aus dem feststehenden Stator 72, der über das Generatorgehäuse 86 mit dem Maschinenträger 14 fest verbunden ist. Der Rotor 74 des Generators 70 ist über ein Kupplungselement 76 mit der Generatorwelle 78 verbunden, die wiederum durch die Lagerung 80 gelagert ist. Die Verbindung zwischen der Getriebeabtriebswelle 82 und der Generatorwelle 78 wird durch eine Verbindungswelle 84 hergestellt. 5 shows a complete wind turbine nacelle with the gear arrangement according to the invention, the front gear bearing 12 as a moment bearing is carried out that all rotor loads take over from forces and moments and on the machine frame 14 can transmit. A separate gear housing can be omitted. The drive element 10 in this case is the rotor hub of the wind turbine directly with the planetary ring gear 16 connected is. The ring gear 16 is with the inner ring 66 of the torque bearing and the outer ring 68 with the machine carrier 14 , The front seal 26 , the sealing plate 28 and the rear seal 30 close off the oil-laden gear chamber from the outside. The generator is on the opposite side of the rotor 70 in the machine frame 14 integrated. This creates a very compact and light unit. The generator 70 consists of the fixed stator 72 that over the generator housing 86 with the machine carrier 14 is firmly connected. The rotor 74 of the generator 70 is via a coupling element 76 with the generator shaft 78 connected, in turn, through storage 80 is stored. The connection between the transmission output shaft 82 and the generator shaft 78 is through a connecting shaft 84 manufactured.

Claims (10)

Planetengetriebe für eine Windenergieanlage (WEA), mit einem Getriebegehäuse (14), einem in dem Getriebegehäuse (14) gelagerten, rotierende Planetenhohlrad (16), das fest mit dem Antriebselement (10) der WEA verbunden ist und mit auf mindestens einer in einer Planetenträgerplatte (24) befestigten Planetenbolzen (22) gelagerten Planetenrädern (18) und einem Sonnenrad (32), dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Getriebelagerung (12) des Planetenhohlrades (16) in der Ebene der Getriebeverzahnung der ersten Getriebestufe angeordnet ist, die Planetenträgerplatte (24) fest mit dem Getriebegehäuse (14) verbunden ist und die Planetenräder (18) auf den mit der Planetenträgerplatte (24) fest verbundenen Planetenbolzen (22) taumelgelagert sind.Planetary gear for a wind turbine (wind turbine), with a gear housing ( 14 ), one in the gearbox ( 14 ) mounted, rotating planetary ring gear ( 16 ) that is fixed to the drive element ( 10 ) the wind turbine is connected and connected to at least one in a planet carrier plate ( 24 ) attached planet bolts ( 22 ) mounted planet gears ( 18 ) and a sun gear ( 32 ), characterized in that the front gearbox mounting ( 12 ) of the planet ring gear ( 16 ) is arranged in the plane of the gear teeth of the first gear stage, the planet carrier plate ( 24 ) firmly with the gear housing ( 14 ) is connected and the planet gears ( 18 ) with the planet carrier plate ( 24 ) firmly connected planet bolts ( 22 ) are staggered. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Getriebelagerung (12) des Planetenhohlrades (16) in der Mittelebene der Getriebeverzahnung der ersten Getriebestufe angeordnet ist.Planetary gear according to claim 1, characterized in that the front gear mounting ( 12 ) of the planet ring gear ( 16 ) is arranged in the central plane of the gear teeth of the first gear stage. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (10) direkt die Rotornabe der Windenergieanlage ist.Planetary gear according to claim 1 or 2 , characterized in that the drive element ( 10 ) is the rotor hub of the wind turbine. Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (14) der Maschinenträger für die ganze WEA ist.Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized in that the gear housing ( 14 ) is the machine carrier for the whole wind turbine. Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Getriebelager (12) ein Momentenlager ist.Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized in that the front gear bearing ( 12 ) is a moment bearing. Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (18) über Elastomerbuchsen (50) auf den Planetenbolzen (22) taumelgelagert sind.Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized in that the planet gears ( 18 ) via elastomer bushings ( 50 ) on the planet bolts ( 22 ) are staggered. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (18) über ein sphärisches Gleitlager (60) auf den Planetenbolzen (22) taumelgelagert sind.Planetary gear according to one of claims 1 to 5, characterized in that the planet gears ( 18 ) via a spherical plain bearing ( 60 ) on the planet bolts ( 22 ) are staggered. Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenbolzen mit Schmierstoffzufuhrbohrungen (56, 58) versehen sind.Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized in that the planet bolts with lubricant supply bores ( 56 . 58 ) are provided. Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite Planetengetriebestufe, wobei das Sonnenrad (32) der ersten Stufe über einen Verbindungsflansch (34) mit den Hohlrad (36) der zweiten Stufe verbunden ist, die Planetenräder (40) der zweiten Stufe ortsfest sind und das zweite Sonnenrad (48) den langsam drehenden Generator der WEA antreibt.Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized by a second planetary gear stage, the sun gear ( 32 ) the first stage via a connecting flange ( 34 ) with the ring gear ( 36 ) is connected to the second stage, the planet gears ( 40 ) of the second stage are stationary and the second sun gear ( 48 ) drives the slowly rotating generator of the wind turbine. Planetengetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Planetenräder > 3 ist.Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized characterized that the number of planet gears is> 3.
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