EP4587738A1 - Zahnrad und planetengetriebe mit diesem - Google Patents

Zahnrad und planetengetriebe mit diesem

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EP4587738A1
EP4587738A1 EP23751854.3A EP23751854A EP4587738A1 EP 4587738 A1 EP4587738 A1 EP 4587738A1 EP 23751854 A EP23751854 A EP 23751854A EP 4587738 A1 EP4587738 A1 EP 4587738A1
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EP
European Patent Office
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sun gear
toothing
gear
transmission according
thrust washer
Prior art date
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Pending
Application number
EP23751854.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rafael RODARTE
Ramon de Assis
Antonio Ventriglia VIEIRA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Pending legal-status Critical Current

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Definitions

  • a first thrust washer 10 is accommodated, the outer diameter of which is larger than the tip circle diameter of the second toothing region of the first sun gear 1.
  • the second planet gears 13 are rotatably mounted on a second planet carrier 16, which in turn is connected in a rotationally fixed manner to a third sun gear 15, in that its running teeth are in turn inserted into an internally toothed region of the second planet carrier 16.
  • the first sun gear 1 is not hollow, in particular, but as a solid part.
  • the maximum transferable torque of the first sun gear 1 is therefore determined by the predetermined breaking point 30.
  • this maximum transferable torque is at least five or ten times smaller than the maximum torque that can be passed through the second sun gear 12.
  • a second thrust washer 14 is accommodated in the second planet carrier 16, which axially delimits the second sun gear 12.
  • the first thrust washer 10 limits the first sun gear 1 axially.
  • the first sun gear 1 has a collar 31 on its axial end region facing the first thrust washer 10, so that the axial end face of the first gear 1, which can abut the thrust washer 10, has an outer diameter that is smaller than the tip circle diameter of the second toothing region 21 of the first sun gear 1.
  • the predetermined breaking point 30 is designed as a constriction, the smallest outer diameter of which is smaller than the smallest root diameter of the first toothing area 20 and is also smaller than the smallest root diameter of the second toothing area 21. As can be seen in Figure 3, the predetermined breaking point 30 has a rounding which is semicircular in cross section. This enables simple production using a radius.
  • the first sun gear 1 is broken and the input shaft 5 can rotate freely relative to the output shaft of the transmission, but there are only a few metal particles in the oil-filled interior of the transmission, so that when the first sun gear 1 is repaired, i.e. replaced, there is only one Replacing the first sun gear 1 is sufficient to enable recommissioning.
  • the output shaft of the gearbox is connected in a rotationally fixed manner to a pinion, which is in mesh with a ring gear.
  • a pinion which is in mesh with a ring gear.
  • the outer diameter of the ring gear is at least five times larger than the outer diameter of the pinion, which is non-rotatably connected to the driving shaft.
  • the expensively manufactured ring gear is protected by destroying the first sun gear 1 arranged in a driving manner at the predetermined breaking point 30.

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Abstract

Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit Sonnenrad und Windkraftanlage mit einer drehbar angeordneten Gondel, wobei die Verzahnung des Sonnenrads eine Unterbrechung derart aufweist, dass ein erster Verzahnungsbereich der Verzahnung von einem zweiten Verzahnungsbereich der Verzahnung in axialer Richtung beabstandet ist, wobei in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich und dem zweiten Verzahnungsbereich eine Sollbruchstelle angeordnet ist.

Description

ZAHNRAD UND PLANETENGETRIEBE MIT DIESEM
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit Sonnenrad und Windkraftanlage mit einer drehbar angeordneten Gondel.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Planetengetriebe ein Sonnenrad aufweist, das mit Planetenrädern im Eingriff ist, die mit einem Hohlrad im Eingriff sind.
Aus der DE 10 2017 107 892 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Schließvorrichtung bekannt.
Aus der AT 512 436 A1 ist eine Windkraftanlage bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vom Planetengetriebe angetriebene Vorrichtung, insbesondere Windkraftanlage, effizient zu betreiben.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Getriebe nach den in Anspruch 1 und bei der Windkraftanlage nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit Sonnenrad, insbesondere mit drehbar angeordnetem Sonnenrad, sind, dass die Verzahnung des Sonnenrads eine Unterbrechung derart aufweist, dass ein erster Verzahnungsbereich der Verzahnung von einem zweiten Verzahnungsbereich der Verzahnung in axialer Richtung beabstandet ist, wobei in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich und dem zweiten Verzahnungsbereich eine Sollbruchstelle angeordnet ist, insbesondere wobei die axiale Richtung parallel zur Drehachse des Sonnenrads ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Vorrichtung mit dem Getriebe effizient betreibbar ist. Denn im Überlastungsfall wird das erste Sonnenrad zerstört und somit der vom Getriebe angetriebene Teil der Vorrichtung vor Überlastung geschützt. Beispielsweise ist dies ein großer und daher sehr kostspieliger Zahnkranz. Zur Reparatur muss nur das erste Sonnenrad des Getriebes ersetzt werden, also das kleinste Sonnenrad des Getriebes. Die nachgeordneten Getriebestufen und der Zahnkranz sind dann weiterhin verwendbar. Insbesondere bei einer Windkraftanlage, bei welcher der Zahnkranz aufwendig installiert ist und somit nicht nur herstellungsbedingt, sondern auch montagebedingt hohe Kosten verursacht, ist die Reparatur oder das Ersetzen eines ersten Sonnenrads eines mehrstufigen Getriebes kostengünstig und sichert somit eine effiziente Betriebsweise der gesamten Anlage über deren Standzeit inklusive Reparaturen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sollbruchstelle als Verengung ausgeführt, wobei der kleinste Außendurchmesser der Sollbruchstelle kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sollbruchstelle in einfacher Weise als Verengung herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sollbruchstelle als Rotationskörperabschnitt ausgeformt, dessen Rotationssymmetrieachse koaxial zur Drehachse des Sonnenrads ausgerichtet ist, wobei die den Rotationskörper erzeugende Kurve ein Halbkreis oder eine Halbellipse ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei einer erzeugenden Kurve mit Halbkreis die Herstellung sehr einfach ist und bei einer erzeugenden Kurve mit Halbellipse die Sollbruchstelle wohldefinierter als bei Ausführung mit Halbkreis ausführbar ist. in jedem Fall ist die Sollbruchstelle aber konkav ausgeführt. Die axiale Position derjenigen Stelle der Sollbruchstelle, welche den kleinsten Außendurchmesser aufweist, ist vorzugsweise axial mittig angeordnet, sodass von dieser Stelle ausgehend in beiden axialen Richtungen der Außendurchmesser ansteigt. Bei Ausführung mit Halbellipse werden im Überlastungsfall gar keine oder nur wenige Bruchstücke erzeugt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Rotationskörper konkav geformt und/oder der Außendurchmesser des Rotationskörperabschnitts nimmt mit zunehmendem axialen Abstand zur engsten Stelle des Rotationskörpers, also zu derjenigen Axialposition, an welcher der Rotationskörper den kleinsten Außendurchmesser aufweist, streng monoton zu. Von Vorteil ist dabei, dass die Sollbruchstelle im Wesentlichen axial mittig bricht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verzahnung als Geradverzahnung ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Herstellung ermöglicht wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Welle mit dem Sonnenrad drehfest verbunden, indem die Verzahnung im Eingriff ist mit einer Innenverzahnung der Welle. Von Vorteil ist dabei, dass das Sonnenrad gleichzeitig auch als Zahnkupplungsteil fungiert. Denn die Welle ist zwar drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden, jedoch ist ein Ausgleich bei nicht fluchtenden Drehachsen der Welle und des ersten Sonnenrads bewirkt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Welle ein innenverzahntes Sackloch auf, in welches die Verzahnung des Sonnenrads teilweise eingesteckt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach herstellbare Verbindung vorgesehen ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sonnenrad auf seiner von der Welle axial abgewandten Seite einen Bund auf, insbesondere also einen zylindrischen Abschnitt aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung und größer als der kleinste Außendurchmesser der Sollbruchstelle, insbesondere wobei der Bund axial beabstandet ist von der Sollbruchstelle. Von Vorteil ist dabei, dass die Verzahnung beabstandet ist von der anlaufscheibe und somit geschützt ist. Außerdem ist die Stirnseite des ersten Sonnenrades als ebene Fläche ausbildbar, sodass die in der anlaufscheibe eingearbeiteten radial gerichteten Vertiefungen Kanäle bilden, durch welche durch die Anlaufscheibe axial durchgetretenes Öl führbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Sonnenrad ein Vollteil, insbesondere wobei das ersten Sonnenrad kein Hohlteil ist. Von Vorteil ist dabei, dass kein Öl das erste Sonnenrad in axialer Richtung durchströmen kann und somit ein radiales Herausströmen erzwungen wird. Somit durchströmt also das Öl das hohle zweite Sonnenrad und danach die Anlaufscheibe, wo es dann in die radiale Richtung umgelenkt wird und herausströmt. Dadurch ist nicht nur eine verbesserte Schmierung, sondern auch Aufspreizung von Verlustwärme erreichbar, sodass im Getriebe Spitzentemperaturen erniedrigt werden und die Entwärmung an die Umgebung verbessert wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem von der Sollbruchstelle in axialer Richtung überdeckten Bereich und/oder in dem in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich und dem zweiten Verzahnungsbereich angeordneten Bereich, radial innerhalb des kleinsten Außendurchmessers der Sollbruchstelle das Material des ersten Sonnenrads lückenfrei und/oder ununterbrochen ausgebildet und/oder gleichmäßig ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine wohldefinierte Stelle für die Überlastung zur Verfügung steht und dass durch entsprechende halbelliptische Ausführung die Anzahl der Bruchstücke verschwindend klein oder sogar Null beträgt.
Die Halbellipse weist hierfür eine große Halbachse, insbesondere also Hauptachse, auf, die mindestens die Doppelte Länge wie die kleine Halbachse, insbesondere also Nebenachse, hat.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das erste Sonnenrad mit Planetenrädern im Eingriff ist, die mit einem innenverzahnten Hohlrad im Eingriff, wobei die Planetenräder drehbar gelagert an einem Planetenträger angeordnet sind, der eine innenverzahnte Bohrung aufweist, in welche die Verzahnung eines zweiten Sonnenrads teilweise eingesteckt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Übersetzung auf einem kleinen Raumbereich realisierbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Sonnenrad eine axiale durchgehende, insbesondere mittig angeordnete Ausnehmung auf. Von Vorteil ist dabei, dass Material einsparbar ist, die Dynamik des Getriebes erhöht ist, das Trägheitsmoment vermindert ist und die Schmierung sowie Kühlung infolge des axial durchströmenden Öls verbessert ist. Allerdings ist im Gegensatz zum zweiten Sonnenrad das erste Sonnenrad nicht hohl, sondern als Vollteil ausgeführt. Denn nur auf diese Weise ist eine wohldefinierte Sollbruchstelle erhältlich. Somit ist aber das erste Sonnenrad nicht durchströmbar von Öl und die Entwärmung muss durch das den zweiten Verzahnungsbereich umgebende Öl sowie das durch die als Verengung ausgeführte Sollbruchstell strömende Öl bewirkt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Sonnenrad hohl ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass Material einsparbar ist, die Dynamik des Getriebes erhöht ist, das Trägheitsmoment vermindert ist und die Schmierung sowie Kühlung infolge des axial durchströmenden Öls verbessert ist. Allerdings ist im Gegensatz zum zweiten Sonnenrad das erste Sonnenrad nicht hohl, sondern als Vollteil ausgeführt. Denn nur auf diese Weise ist eine wohldefinierte Sollbruchstelle erhältlich. Somit ist aber das erste Sonnenrad nicht durchströmbar von Öl und die Entwärmung muss durch das den zweiten Verzahnungsbereich umgebende Öl sowie das durch die als Verengung ausgeführte Sollbruchstell strömende Öl bewirkt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist im ersten Planetenträger eine Anlaufscheibe aufgenommen ist, welche das erste Sonnenrad, insbesondere den Bund des ersten Sonnenrads, axial begrenzt. Von Vorteil ist dabei, dass die Anlaufscheibe aus einem gehärteten Material gefertigt ist und somit die Reibung verringert ist. Außerdem sind die radial gerichteten Kanäle mit Öl durchströmt, das auch durch Zentrifugalkraft gefördert wird und ein hydrodynamisches Polster bildet für das erste Sonnenrad. Somit wird die axiale Begrenzung trotz der unterschiedlichen Drehzahlen mit wenig Aufwand und Reibung erreicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anlaufscheibe kraftschlüssig im ersten Planetenträger gehalten, insbesondere mittels eines Sprengrings. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Befestigungsmethode anwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Planetenträger eine axial durchgehende Stufenbohrung auf, wobei die Anlaufscheibe gegen eine erste Stufe der Stufenbohrung ansteht, insbesondere wobei ein Lager eines ersten Planeten gegen eine zweite Stufe der Stufenbohrung ansteht. Von Vorteil ist dabei, dass eine sichere Befestigung der Anlaufscheibe erreichbar ist. Außerdem steht das erste Sonnenrad auf der von der ersten Stufe abgewandten Seite der Anlaufscheibe an der Anlaufscheibe an. Somit wird die Anlaufscheibe gegen die erste Stufe gedrückt und ist somit sicher gehalten. Von Vorteil ist dabei, dass ein effizienter Betrieb erreichbar ist, da das erste Sonnenrad von dem zweiten Sonnenrad, also dem Zentralrad der zweiten Planetengetriebestufe, beabstandet gehalten wird durch eine Anlaufscheibe, die eine größere Härte aufweist als die Stirnseite des zweiten Sonnenrades. Das Material der Anlaufscheibe ist also unterschiedlich hart im Vergleich zum Material des zweiten Sonnenrades, insbesondere welches aus demselben Material wie das erste Sonnenrad ausgeführt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anlaufscheibe aus Stahl gefertigt ist und nitrierbehandelt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung und niedrige Reibwerte erreichbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anlaufscheibe ein mittig angeordnetes, axial durchgehendes Loch auf. Von Vorteil ist dabei, dass Schmieröl durch das Loch, also ohne Einwirkung von Zentrifugalkraft, hindurchtritt. Denn bei dem hier verschwindenden Radialabstand verschwindet auch die Zentrifugalkraft.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind an der dem ersten Sonnenrad zugewandten Seite der Anlaufscheibe eine oder mehrere Vertiefungen ausgebildet, welche sich jeweils vom mittig angeordneten, axial durchgehenden Loch zum radial äußeren Rand der Anlaufscheibe erstrecken, insbesondere so, dass jeweils ein von der Anlaufscheibe und dem ersten Sonnenrad begrenzter Kanal gebildet ist, insbesondere wobei die Vertiefungen und/oder Kanäle in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet sind. Von Vorteil ist dabei, dass Schmieröl durch das Loch hindurchtritt und dann radial förderbar ist. Auf diese Weise sind die auf nicht verschwindendem Radialabstand angeordneten Planeten in einfacher Weise schmierbar, insbesondere deren Nadellager; denn die Planeten sind mittels Nadellagern gelagert, die auf Bolzen des Planetenträgers aufgeschoben sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt der Kanalquerschnitt mit zunehmendem Radialabstand zunächst zu und danach ab. Von Vorteil ist dabei, dass durch den mit zunehmendem Radialabstand bis zu einem Maximalwert zunehmenden Kanalquerschnitt ein Puffervolumen geschaffen ist, das auch bei unstetigem Befüllen mit Schmieröl einen stetigen Ausfluss auf noch größerem Radialabstand ermöglicht, da der Kanalquerschnitt vom Maximalwert an wieder abnimmt, wenn der Radialabstand weiter zunimmt. Der Kanal mündet dann auf diesem größten Radialabstand zu den Planeten hin, insbesondere zu deren Lagern hin.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Getriebe mehr als zwei seriell angeordnete Planetengetriebestufen auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Übersetzung erreichbar ist.
Wichtige Merkmale bei der Windkraftanlage mit einer drehbar angeordneten Gondel, in welcher ein Generator angeordnet ist, sind, dass die Windkraftanlage ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist, dessen abtreibende Welle drehfest mit einem Ritzel verbunden ist, welches mit einem Zahnkranz im Eingriff ist, insbesondere wobei die Verzahnung des Ritzels mit der Außenverzahnung eines Zahnkranzes im Eingriff ist, insbesondere wobei die Drehstellung des Zahnkranzes die Drehstellung der Gondel ist und/bestimmt, insbesondere wobei das Getriebe mit der Gondel verbunden ist und die Drehstellung der Gondel insbesondere relativ zum Zahnkranz, durch die auf das Getriebe bezogene Drehstellung des Zahnkranzes steuerbar ist.
Von Vorteil ist dabei, dass bei Überlastung das erste Sonnenrad zerstört wird. Somit ist der Zahnkranz geschützt und kann nicht durch Überlastung zerstört werden. Ein kostspieliger Austausch des Zahnkranzes ist somit vermeidbar. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe in Schnittansicht dargestellt.
In der Figur 2 ist ein Sonnenrad 1 des Planetengetriebes in Schrägansicht dargestellt.
In der Figur 3 ist das Sonnenrad 1 in Schnittansicht dargestellt.
Wie in den Figuren dargestellt, ist eine Welle 5, insbesondere eintreibende Welle des Planetengetriebes, über ein in einem Gehäuseteil, insbesondere Lagerflansch 9, aufgenommenes Lager 2 drehbar gelagert.
Ein ebenfalls im Lagerflansch 2 aufgenommener Wellendichtring 4 dichtet zur Welle 5 hin ab.
Somit ist das Lager 2 mit Öl aus dem Innenraum des Planetengetriebes abgedichtet.
Zur Bereitstellung der Lageraufnahme für das Lager 2 und der Wellendichtringaufnahme für den Wellendichtring 4 weist der Lageflansch einen in den Innenraum des Planetengetriebes hineinragenden hohlzylindrisch geformten Tragabschnitt auf.
Das Lager 2 und der Wellendichtring 4 sind in axialer Richtung, insbesondere also in Richtung der Drehachse der Welle 5 voneinander beabstandet.
Ein durch den hohlzylindrischen Tragabschnitt radial durchgehender Kanal 3 ermöglicht die Ölbefüllung am Außenumfang des hohlzylindrischen Tragabschnitts. Ein weiterer radial durchgehender Kanal 6 ist diametral dem ersten Kanal 3 gegenüber am hohlzylindrischen Abschnitt angeordnet. Somit ist ein Überfüllen mit Öl vermeidbar.
Die Welle 5 ist drehfest mit einem ersten Sonnenrad 1 verbunden. Hierzu weist das erste Sonnenrad 1 eine in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse des ersten Sonnenrads 1 unterbrochene Verzahnung auf. Somit weist also das erste Sonnenrad 1 einen ersten Verzahnungsbereich 20 und einen in axialer Richtung vom ersten Verzahnungsbereich 20 beabstandeten, zweiten Verzahnungsbereich 21 auf. Beide Verzahnungsbereiche (20, 21) weisen dieselben Zähnezahlen, Module und Parameter der Evolventenverzahnung auf; nur der Kopfkreisdurchmesser ist verschieden, da der erste Verzahnungsbereich 20 einen kleineren Kopfkreisdurchmesser aufweist als der zweite Verzahnungsbereich 21. Außerdem weist der erste Verzahnungsbereich an seinem vom zweiten Verzahnungsbereich 21 axial abgewandten Endbereich eine Einführfase auf, insbesondere also abgeschrägte Kopfbereiche. Der Kopfkreisdurchmesser des ersten Verzahnungsbereichs 20 ist also mit zum zweiten Verzahnungsbereich 21 abnehmendem Abstand monoton steigend.
Der zweite Verzahnungsbereich 21 ist mit der Verzahnung von ersten Planeten 7 im Eingriff, die wiederum mit einem innenverzahnten ersten Hohlrad 8 im Eingriff sind, welches drehfest verbunden ist mit dem Lagerflansch 9. Die ersten Planeten 7 sind drehbar an einem ersten Planetenträger 11 angeordnet, der weitere Getriebestufen antreibt.
Hierzu ist in den ersten Planetenträger 11 ein zweites Sonnenrad 12 mit seiner Laufverzahnung in einen innenverzahnten Bereich des ersten Planetenträgers 11 eingesteckt, wobei die Laufverzahnung ununterbrochen gefertigt ist. Somit ist das zweite Sonnenrad 12 drehfest mit dem ersten Planetenträger 11 verbunden.
An seiner dem ersten Sonnenrad 1 axial zugewandten Seite des ersten Planetenträgers 11 ist eine erste Anlaufscheibe 10 aufgenommen, deren Außendurchmesser größer als der Kopfkreisdurchmesser des zweiten Verzahnungsbereichs des ersten Sonnenrads 1 ist.
Das zweite Sonnenrad 12 ist mit zweiten Planetenrädern13 im Eingriff, die wiederum mit dem innenverzahnten Hohlrad 8 im Eingriff sind oder alternativ bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen mit einem anderen Hohlrad.
Die zweiten Planetenräder 13 sind drehbar gelagert an einem zweiten Planetenträger 16 aufgenommen, der wiederum mit einem dritten Sonnenrad 15 drehfest verbunden ist, indem dessen Laufverzahnung wiederum in einen innenverzahnten Bereich des zweiten Planetenträgers 16 eingesteckt ist. Das erste Sonnenrad 1 ist nicht hohl ausgeführt, insbesondere, sondern als Vollteil.
Das zweite Sonnenrad 12 jedoch ist axial durchgehend hohl, insbesondere also als Hohlteil, ausgeführt. Der lichte Innendurchmesser des zweiten Sonnenrades 12 ist insbesondere größer als der kleinste Außendurchmesser der als Verengung ausgeführten Sollbruchstelle 30 des ersten Sonnenrades 1.
Der Kopfkreisdurchmesser des zweiten Verzahnungsbereichs 21 ist größer als der lichte Innendurchmesser des hohlen zweiten Sonnenrads 12.
Somit ist das maximal übertragbare Drehmoment des ersten Sonnenrads 1 durch die Sollbruchstelle 30 bestimmt. Insbesondere ist dieses maximal übertragbare Drehmoment mindestens fünfmal oder zehnmal kleiner als durch das zweite Sonnenrad 12 maximal durchleitbare Drehmoment.
Auf diese Weise ist somit sichergestellt, dass bei Überlastung des Getriebes zwar das erste Sonnenrad 1 zerstört wird - nicht aber andere Teile des Getriebes.
Im zweiten Planetenträger 16 ist eine zweite Anlaufscheibe 14 aufgenommen, welche das zweite Sonnenrad 12 axial begrenzt.
Die erste Anlaufscheibe 10 begrenzt das erste Sonnenrad 1 axial.
Das erste Sonnenrad 1 weist an seinem der ersten Anlaufscheibe 10 zugewandten axialen Endbereich einen Bund 31 auf, so dass die axiale Stirnseite des ersten Zahnrades 1 , welche an die Anlaufscheibe 10 anlaufen kann, einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Kopfkreisdurchmesser des zweiten Verzahnungsbereichs 21 des ersten Sonnenrades 1 ist.
Die Sollbruchstelle 30 ist als Verengung ausgeführt, deren kleinster Außendurchmesser kleiner ist als der kleinste Fußkreisdurchmesser des ersten Verzahnungsbereichs 20 und ebenso kleiner ist als der kleinste Fußkreisdurchmesser des zweiten Verzahnungsbereichs 21. Wie in Figur 3 erkennbar weist die Sollbruchstelle30 eine Verrundung auf, die im Querschnitt halbkreisförmig ausgeführt ist. Somit ist eine einfache Herstellung mittels eines Radius ermöglicht.
Besonders vorteilhaft ist aber eine Verrundung, welche statt der halbkreisförmigen Verrundung eine halbellipsenförmige Verrundung aufweist. Denn insbesondere bei der Ausführung der Verrundung als Rotationskörperabschnitt mit halbellipsenförmig verrundetem Querschnitt ist ein maximal übertragbares Drehmoment möglichst exakt vorgebbar und bei Sollbruch eine verschwindende oder zumindest möglichst minimale Anzahl von abbrechenden Partikeln im Überlastungsfall erreichbar.
Auf diese Weise ist dann zwar das erste Sonnenrad 1 zerbrochen und die eintreibende Welle 5 gegenüber der abtreibenden Welle des Getriebes freidrehbar, aber im ölbefüllten Innenraum des Getriebes befinden sich nur wenige Metallpartikel, sodass bei der Reparatur, also Austausch, des ersten Sonnenrades 1 ein bloßes Ersetzen des ersten Sonnenrades 1 genügt, um eine Wiederinbetriebnahme zu ermöglichen.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Getriebe in einem Gierwinkelverstellmechanismus einer Windkraftanlage eingesetzt, insbesondere also in einer Anordnung zum Drehen der Gondel der Windkraftanlage. Ein Elektromotor treibt dazu die eintreibende Welle 5 an und die abtreibende Welle wird dadurch zwar nur langsam gedreht aber ein für die Gierwinkelverstellung der Windkraftanlage ausreichend hohes Drehmoment erzeugt. Wenn bei Betrieb die Gierwinkelverstellung ein Drehmoment erfordert, das einen Schwellwert überschreitet, weil beispielsweise eine Blockierung des Gierwinkelverstellmechanismus vorliegt, überschreitet das durch das erste Sonnenrad 1 durchgeleitete Drehmoment den Schwellwert und zerstört das erste Sonnenrad 1 an der Sollbruchstelle 30. Somit sind weitere insbesondere kostspieliger herzustellende Teile geschützt, da nach der Zerstörung des ersten Sonnenrads 1 die abtreibende Welle des Getriebes freidrehend angeordnet ist. Dadurch richtet sich dann die Gondel entsprechend dem Luftwiderstand aus und die Windkraftanlage kann außer Betrieb gehen.
Die abtreibende Welle des Getriebes ist drehfest mit einem Ritzel verbunden, welches im Eingriff ist mit einem Zahnkranz. Somit ist durch ansteuern des die eintreibende Welle 5 antreibenden Elektromotors der Drehwinkel des Zahnkranzes und somit der Gondel der Windkraftanlage einstellbar. Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Zahnkranzes mindestens fünfmal größer als der Außendurchmesser des auf der abtreibenden Welle drehfest verbundenen Ritzels. Im Überlastungsfall wird der kostspielig hergestellte Zahnkranz geschützt, indem das eintreibend angeordnete erste Sonnenrad 1 an der Sollbruchstelle 30 zerstört wird.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden mehrere erfindungsgemäße Getriebemotoren in der Windkraftanlage angeordnet, die alle auf den selben Zahnkranz einwirken, insbesondere zur Drehung der Gondel.
Bezugszeichenliste
1 Sonnenrad
2 Lager
3 Kanal
4 Wellendichtring
5 Welle
6 Kanal
7 Planetenrad
8 Hohlrad
9 Lagerflansch
10 Anlaufscheibe
11 Planetenträger
12 zweites Sonnenrad
13 zweites Planetenrad
14 zweite Anlaufscheibe
15 drittes Sonnenrad
20 erster Verzahnungsbereich
21 zweiter Verzahnungsbereich
30 Sollbruchstelle
31 Bund

Claims

Patentansprüche:
1. Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit einem ersten Sonnenrad (1), insbesondere mit einem ersten drehbar angeordneten Sonnenrad (1), wobei die Verzahnung des ersten Sonnenrads (1) eine Unterbrechung derart aufweist, dass ein erster Verzahnungsbereich (20) der Verzahnung von einem zweiten Verzahnungsbereich (21) der Verzahnung in axialer Richtung beabstandet ist, wobei in dem in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich (20) und dem zweiten Verzahnungsbereich (21) angeordneten Bereich der kleinste Außendurchmesser des ersten Sonnenrads (1) kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung ist, insbesondere wobei die Verzahnung als Geradverzahnung ausgeführt ist, insbesondere wobei die axiale Richtung parallel zur Drehachse des ersten Sonnenrads (1) ausgerichtet ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (30) als Verengung ausgeführt ist, wobei der kleinste Außendurchmesser der Sollbruchstelle (30) kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung ist.
3. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (30) als Abschnitt eines Rotationskörpers ausgeformt ist, dessen Rotationssymmetrieachse koaxial zur Drehachse des ersten Sonnenrads (1) ausgerichtet ist, wobei die den Rotationskörper erzeugende Kurve ein Halbkreis oder eine Halbellipse ist.
4. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper konkav geformt ist und/oder der Außendurchmesser des Rotationskörperabschnitts mit zunehmendem axialen Abstand zur engsten Stelle des Rotationskörpers, also zu derjenigen Axialposition, an welcher der Rotationskörper den kleinsten Außendurchmesser aufweist, streng monoton zunimmt.
5. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung als Geradverzahnung ausgeführt ist.
6. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle (5) mit dem ersten Sonnenrad (1) drehtest verbunden ist, indem die Verzahnung im Eingriff ist mit einer Innenverzahnung der Welle (5) und/oder dass die Welle (5) ein innenverzahntes Sackloch aufweist, in welches die Verzahnung des ersten Sonnenrads (1) teilweise eingesteckt ist.
7. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (1) auf seiner von der Welle (5) axial abgewandten Seite einen Bund (31) aufweist, also einen zylindrischen Abschnitt aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung und größer als der kleinste Außendurchmesser der Sollbruchstelle (30), insbesondere wobei der Bund (31) axial beabstandet ist von der Sollbruchstelle (30).
8. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (1) ein Vollteil ist, insbesondere wobei das erste Sonnenrad (1) kein Hohlteil ist.
9. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von der Sollbruchstelle (30) in axialer Richtung überdeckten Bereich und/oder in dem in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich (20) und dem zweiten Verzahnungsbereich (21) angeordneten Bereich, radial innerhalb des kleinsten Außendurchmessers der Sollbruchstelle (30) das Material des ersten Sonnenrads (1) lückenfrei und/oder ununterbrochen ausgebildet und/oder gleichmäßig ausgeführt ist.
10. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (1) mit Planetenrädern im Eingriff ist, die mit einem innenverzahnten Hohlrad (8) im Eingriff sind, wobei die Planetenräder drehbar gelagert an einem Planetenträger (11) angeordnet sind, der eine innenverzahnte Bohrung aufweist, in welche die Verzahnung eines zweiten Sonnenrads (12) teilweise eingesteckt ist.
11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (12) eine axiale durchgehende, insbesondere mittig angeordnete
Ausnehmung aufweist und/oder dass das zweite Sonnenrad (12) hohl ausgeführt ist.
12. Getriebe nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Planetenträger (11) eine Anlaufscheibe (10) aufgenommen ist, welche das erste Sonnenrad, insbesondere den Bund (31) des ersten Sonnenrads (1) axial begrenzt.
13. Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheibe (10) axial zwischen dem ersten Sonnenrad (1) und dem zweiten Sonnenrad (12) angeordnet ist, insbesondere
- wobei die Anlaufscheibe (10) ein axial durchgehendes, insbesondere mittig angeordnetes, Loch aufweist und/oder wobei die Anlaufscheibe (10) aus Stahl gefertigt ist und nitrierbehandelt ist und/oder wobei an der dem ersten Sonnenrad (1) zugewandten Seite der Anlaufscheibe (10) eine oder mehrere Vertiefungen ausgebildet sind, welche sich jeweils vom mittig angeordneten, axial durchgehenden Loch zum radial äußeren Rand der Anlaufscheibe (10) erstrecken, insbesondere so, dass jeweils ein von der Anlaufscheibe (10) und dem ersten Sonnenrad (1), insbesondere dem Bund (31), begrenzter Kanal (3, 6) gebildet ist, insbesondere wobei die Vertiefungen und/oder Kanäle in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet sind, insbesondere wobei der Kanalquerschnitt mit zunehmendem Radialabstand zunächst zunimmt und danach abnimmt, insbesondere wobei das Loch in die Vertiefung und/oder in den Kanal (3, 6) mündet, insbesondere so dass durch das Loch eingetretenes Schmieröl durch den Kanal (3, 6) nach radial außen gefördert wird.
14. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe mehr als zwei seriell angeordnete Planetengetriebestufen aufweist.
15. Windkraftanlage mit einer drehbar angeordneten Gondel, in welcher ein Generator angeordnet ist, wobei die Windkraftanlage ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist, dessen abtreibende Welle drehfest mit einem Ritzel verbunden ist, welches mit einem Zahnkranz im Eingriff ist, insbesondere wobei die Verzahnung des Ritzels mit der Außenverzahnung eines Zahnkranzes im Eingriff ist, insbesondere wobei die Drehstellung des Zahnkranzes die Drehstellung der Gondel ist und/bestimmt, insbesondere wobei das Getriebe mit der Gondel verbunden ist und die Drehstellung der Gondel insbesondere relativ zum Zahnkranz, durch die auf das Getriebe bezogene Drehstellung des Zahnkranzes steuerbar ist.
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