EP4720509A1 - Gefaltete sonnenwelle - Google Patents

Gefaltete sonnenwelle

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EP4720509A1
EP4720509A1 EP24723143.4A EP24723143A EP4720509A1 EP 4720509 A1 EP4720509 A1 EP 4720509A1 EP 24723143 A EP24723143 A EP 24723143A EP 4720509 A1 EP4720509 A1 EP 4720509A1
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EP
European Patent Office
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shaft
hub
sun
connection point
arrangement
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Pending
Application number
EP24723143.4A
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English (en)
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Inventor
Deyan Stoyanov
Ralf Sperlich
Benjamin MARRANT
Pieterjan Francis
Andries Boonen
Wim De Laet
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.)
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Wind Power Antwerpen NV
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D15/00—Transmission of mechanical power
    • F03D15/10—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members
    • F03D15/101—Transmission of mechanical power using gearing not limited to rotary motion, e.g. with oscillating or reciprocating members of the epicyclic or planetary type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/60—Shafts
    • F05B2240/61—Shafts hollow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components
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    • F05B2260/40311—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (101, 201 301, 401) mit einer Sonnenwelle (105), einem Sonnenrad (103), das drehfest mit der Sonnenwelle (105) verbunden ist, und einer Nabe (109). Das Getriebe (101, 201 301, 401) weist eine Hohlwelle (107), die in einer ersten Verbindungsstelle (113, 203) drehfest mit der Sonnenwelle (105) und in einer zweiten Verbindungsstelle (115, 205) drehfest mit der Nabe (109) verbunden ist; wobei die zweite Verbindungsstelle (115, 205) ausgehend von der ersten Verbindungsstelle (113, 203) axial in Richtung des Sonnenrads (103) versetzt angeordnet ist.

Description

Gefaltete Sonnenwelle
Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 , ein Windkraftgetriebe nach Anspruch 14 und eine Verwendung nach Anspruch 16.
Aus dem Stand der Technik sind Windkraftanlagen mit integriertem Antriebsstrang bekannt. Beispielsweise offenbart US 2010 329 867 A2 einen integrierten Antriebsstrang. Der Rotor eines Generators ist dabei auf einer Nabe fixiert, die Teil eines Getriebes ist. Sie ist über eine Passverzahnung drehfest mit einer Sonnenwelle verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Antriebsstrang unter anderem für Windkraftanlagen verfügbar zu machen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1 , ein Windkraftgetriebe nach Anspruch 14 und eine Verwendung nach Anspruch 16. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie den Figuren.
Die erfindungsgemäße Anordnung weist eine Sonnenwelle, ein Sonnenrad und eine Nabe auf. Ein Sonnenrad ist zur Verwendung als Teil einer Planetenstufe ausgebildet. Zu der Planetenstufe gehören darüber hinaus ein Hohlrad, ein oder mehrere Planetenräder und ein Planetenträger. Die Planetenräder sind drehbar in dem Planetenträger gelagert und kämmen mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad. Vorzugsweise sind genau zwei der drei Getriebeglieder Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad drehbar gelagert, während das dritte Getriebeglied gehäusefest fixiert ist. Insbesondere können das Sonnenrad und der Planetenträger drehbar gelagert und das Hohlrad gehäusefest fixiert sein.
Das Sonnenrad ist vorliegend drehfest, das heißt ohne die Möglichkeit einer Relativdrehung, mit der Sonnenwelle verbunden. Insbesondere kann das Sonnenrad einstückig mit der Sonnenwelle verbunden oder kraft-, form - und/oder stoffschlüssig mit ihr gefügt sein.
Mit Nabe wird dem fachüblichen Verständnis entsprechend ein Mittel bezeichnet, das mit einer Welle, Achse oder einem Zapfen verbunden ist. Vorliegend ist die Nabe mit einer Hohlwelle verbunden. Diese ist erfindungsgemäß in einer ersten Verbindungsstelle drehfest mit der Sonnenwelle und in einer zweiten Verbindungsstelle drehfest mit der Nabe verbunden.
Mit Verbindungsstelle wird eine Stelle bezeichnet, in der eine kraft-, form- und/oder stoffschlüssige Fügeverbindung zwischen zwei Verbindungspartnern, vorliegend zwischen der Hohlwelle und der Sonnenwelle bzw. der Nabe, ausgebildet ist.
Die Fügeverbindungen in der ersten Verbindungsstelle und der zweiten Verbindungsstelle sind jeweils drehfest. Dadurch besteht über die erste Verbindungsstelle eine drehfeste Verbindung zwischen der Sonnenwelle und der Hohlwelle. Über die zweite Verbindungsstelle besteht eine drehfeste Verbindung zwischen der Hohlwelle und der Nabe. Infolgedessen sind auch die Sonnenwelle und die Nabe zueinander drehfest. Dadurch lässt sich ein Drehmomentfluss von dem Sonnenrad über die Sonnenwelle und die Hohlwelle zu der Nabe oder ein Drehmomentfluss in umgekehrter Richtung von der Nabe über die Hohlwelle und die Sonnenwelle zu dem Sonnenrad übertragen.
Die Erfindung sieht vor, dass die zweite Verbindungsstelle ausgehend von der ersten Verbindungsstelle axial, das heißt in Richtung einer Drehachse des Sonnenrads, der Sonnenwelle, der Hohlwelle und der Nabe, in Richtung des Sonnenrads versetzt angeordnet ist. Zwischen den beiden Verbindungsstellen besteht also ein axialer Versatz.
Begrenzt wird der axiale Versatz durch die Planetenstufe, zu der das Sonnenrad gehört. Entsprechend ist die zweite Verbindungsstelle bevorzugt ausgehend von dem Sonnenrad axial in Richtung der ersten Verbindungsstelle versetzt angeordnet. Die zweite Verbindungsstelle befindet sich dann axial zwischen dem Sonnenrad und der ersten Verbindungsstelle.
Durch die axial versetzte Anordnung der beiden Verbindungsstellen ergibt sich eine Faltung des oben beschriebenen Drehmomentflusses. In der ersten Verbindungsstelle kehrt sich seine Richtung um. Gegenüber einem direkten Verlauf des Drehmomentflusses zwischen dem Sonnenrad und der Nabe verlängert sich durch die Faltung des Drehmomentflusses in der ersten Verbindungsstelle die Länge der Strecke, die das Drehmoment auf dem Weg zwischen der Sonnenwelle und der Nabe zurücklegen muss. Infolgedessen verringert sich die Drehsteifigkeit.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, die verringerte Drehsteifigkeit das Schwingungsverhalten der Anordnung verbessert. Insbesondere werden Schallemissionen, die aus einer Übertragung von Drehschwingungen der Planetenstufe auf die Nabe resultieren, verringert. Da die Verringerung der Drehsteifigkeit über eine Faltung des Drehmomentflusses erreicht wird, bleibt dabei die ursprüngliche Belastbarkeit der drehmomentübertragenden Verbindung zwischen dem Sonnenrad und der Nabe erhalten.
In einer bevorzugten Weiterbildung ragt die Sonnenwelle in die Hohlwelle hinein, sodass sich ein stirnseitiges Ende der Sonnenwelle innerhalb der Hohlwelle befindet, oder die Sonnenwelle verläuft durch die Hohlwelle hindurch. Im letztgenannten Fall befinden sich beide stirnseitigen Enden der Sonnenwelle außerhalb der Hohlwelle. Ein Abschnitt der Sonnenwelle ist in beiden Fällen innerhalb der Hohlwelle, das heißt in einem von der Hohlwelle umschlossenen Hohlraum, angeordnet. Durch die Weiterbildung ergibt sich eine ineinander verschachtelte Anordnung der Sonnenwelle und der Hohlwelle und damit die eingangs beschriebene Faltung des Drehmomentflusses.
Die Nabe ist in einer bevorzugten Weiterbildung drehbar in einem Gehäuse des Getriebes oder einer gehäusefesten Struktur gelagert, das heißt einer Struktur, die starr, d.h. ohne die Möglichkeit einer Relativbewegung in dem Gehäuse fixiert ist. Dies bedeutet, dass die Nabe zum einen relativ zu dem Gehäuse drehbar ist und zum anderen über ein oder mehrere Lager in dem Gehäuse abgestützt ist. Vorzugsweise ist die Nabe ausschließlich über diese Lager in dem Gehäuse bzw. der gehäusefesten Struktur abgestützt.
Durch die weiterbildungsgemäße Lagerung der Nabe wird eine integrierte Bauweise des Getriebes und eines Generators ermöglicht. Ein Rotor des Generators lässt sich dann auf der Nabe fixieren. Der Rotor wird dann mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig bzw. ausschließlich von der Nabe gestützt. Im letztgenannten Fall sind neben den genannten Lagern zur Stützung der Nabe in dem Gehäuse oder der gehäusefesten Struktur keine weitere Lager zur Stützung des Rotors vorhanden.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Verbindungsstelle innerhalb der Hohlwelle, das heißt in einem von der Hohlwelle umschlossenen Hohlraum, angeordnet. Dadurch lässt sich die erste Verbindungsstelle kraftschlüssig realisieren. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Sonnenwelle und der Hohlwelle in der ersten Verbindungsstelle kommt beispielsweise durch einen auf die Hohlwelle aufgeschobenen Spannsatz zustande. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung sind die Sonnenwelle und die Hohlwelle relativ zueinander verdrehbar, bevor sie durch die kraftschlüssige Verbindung drehfest miteinander verbunden werden. Dies ist bei der Montage von Vorteil.
Alternativ kann die im Rahmen einer Anordnung innerhalb der Hohlwelle weitergebildete erste Verbindungsstelle in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung als Passverzahnung ausgebildet sein. Eine Passverzahnung ermöglicht eine Verkippung der Sonnenwelle relativ zu der Hohlwelle um eine Kippachse, die orthogonal zur Drehachse der Sonnenwelle und/oder der Hohlwelle verläuft. Durch die Verkippungen sind radiale Lagerabweichungen des Sonnenrads zwecks eines Lastausgleichs innerhalb der Planetenstufe möglich.
Die zweite Verbindungsstelle ist in einer bevorzugten Weiterbildung innerhalb der Nabe, das heißt in einem von der Nabe umschlossenen Hohlraum, angeordnet. Dabei ist die zweite Verbindungsstelle vorzugsweise als Passverzahnung ausgeführt. Dies ist im Hinblick auf die Montage von Vorteil, da die Hohlwelle zur Montage einfach in die Nabe eingeschoben werden kann.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die erste Verbindungsstelle nicht innerhalb der Hohlwelle, sondern an einer Stirnseite der Hohlwelle angeordnet. Die Hohlwelle erstreckt sich dann ausgehend von der ersten Verbindungsstelle in Richtung des Son- nenrads. Die weiterbildungsgemäße Anordnung der ersten Verbindungsstelle ist von Vorteil, da die erste Verbindungsstelle dadurch zu Montage- und Demontagezwecken besonders gut zugänglich ist.
Dies ermöglicht es etwa, die erste Verbindungsstelle gemäß einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung als Schraubflansch auszubilden. Der Schraubflansch besteht aus einem ersten Flansch und einem zweiten Flansch, die bevorzugt miteinander verschraubt sind. Weiterbildungsgemäß weist die Sonnenwelle den ersten Flansch und die Hohlwelle den zweiten Flansch auf.
Um zu Montage- und Demontagezwecken eine besonders gute Zugänglichkeit der zweiten Verbindungsstelle zu ermöglichen, ist diese in einer bevorzugten Weiterbildung an einer zweiten, der ersten Stirnseite gegenüberliegenden Stirnseite der Hohlwelle und/oder an einer Stirnseite der Nabe angeordnet.
Auch bei einer stirnseitigen Anordnung der zweiten Verbindungsstelle ist gemäß einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung eine Realisierung der zweiten Verbindungsstelle als Flanschverbindung möglich. Diese Flanschverbindung wird durch einen dritten Flansch und einen vierten Flansch gebildet, die bevorzugt miteinander verschraubt sind. Die Hohlwelle weist den dritten Flansch und die Nabe den vierten Flansch auf.
Bevorzugt ist die Hohlwelle mit einer oder mehreren Aussparungen weitergebildet. Die Aussparungen ermöglichen es, die Drehsteifigkeit der Hohlwelle gezielt im Sinne der Erfindung zu verringern. Die Sonnenwelle kann einstückig ausgeführt sein oder mehrere Teile umfassen. In einer entsprechenden bevorzugten Weiterbildung umfasst die Sonnenwelle eine erste Teilwelle und eine zweite Teilwelle. Bei der ersten Teilwelle und der zweiten Teilwelle handelt es sich um separate Teile, die nicht einstückig miteinander verbunden sind.
Die erste Teilwelle weist das Sonnenrad auf. Das Sonnenrad kann einstückig mit der ersten Teilwelle verbunden sein oder kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit ihr gefügt sein. Die zweite Teilwelle bildet zusammen mit der Hohlwelle die erste Verbindungsstelle aus. Die Hohlwelle ist also in der ersten Verbindungsstelle drehfest mit der zweiten Teilwelle verbunden.
Die beiden Teilwellen wiederum sind über eine Passverzahnung drehfest miteinander verbunden. Die Passverzahnung erlaubt eine Verkippung der beiden Teilwellen relativ zueinander um eine Kippachse, die orthogonal zu einer Drehachse der ersten Teilwelle und/oder der zweiten Teilwelle verläuft. Eine solche Verkippung geht einher mit einer radialen Lageabweichung des Sonnenrads. Dies ermöglicht einen Lastausgleich innerhalb der Planetenstufe.
Eine axiale Position der zweiten Teilwelle ist demgegenüber vorzugsweise unveränderlich. Dazu ist die zweite Teilwelle in einer bevorzugten Weiterbildung axial gegen eine innere Mantelfläche der Nabe abgestützt. Die innere Mantelfläche bildet weiterbildungsgemäß ein axiales Widerlager gegenüber der zweiten Teilwelle. Eine axiale Lageabweichung der zweiten Teilwelle wird dabei durch einen Kontakt zwischen der zweiten Teilwelle und der inneren Mantelfläche der Nabe unterbunden.
Die Anordnung ist bevorzugt als Windkraftgetriebe weitergebildet. Windkraftgetriebe zeichnen sich unter anderem durch eine besonders hohe Drehmomentbelastung aus. So kann eine Eingangswelle des Getriebes im Betrieb etwa mit mehr als 3.000 kNm, 5.000 kNm oder 10.000 kNm belastet werden. Vor diesem Hintergrund erscheint eine Weiterbildung als Windkraftgetriebe überraschend, da eine verringerte Drehsteifigkeit gewöhnlich mit einer verringerten Drehmomentbelastbarkeit einhergeht. Die ursprüngliche Belastbarkeit eines weiterbildungsgemäßen Windkraftgetriebes bleibt durch die Faltung des Drehmomentflusses jedoch erhalten.
Bei einem weiterbildungsgemäßen Windkraftgetriebe ist die erste Verbindungsstelle und bevorzugt auch die zweite Verbindungsstelle ausgehend von dem Sonnenrad generatorseitig bzw. in Windrichtung versetzt angeordnet. Umgekehrt ist die zweite Verbindungsstelle ausgehend von der ersten Verbindungsstelle rotorseitig bzw. entgegen der Windrichtung versetzt angeordnet.
Bei dem weiterbildungsgemäßen Windkraftgetriebe ist die Nabe bevorzugt als Generatornabe weitergebildet. Dies bedeutet, dass die Nabe weiterbildungsgemäß mit einem Rotor eines Generators einer Windkraftanlage verbunden oder verbindbar ist. Dies besonders von Vorteil, da innerhalb des Generators freier Bauraum für die Faltung des Drehmomentflusses vorhanden ist.
Eine erfindungsgemäße Verwendung des weiterbildungsgemäßen Windkraftgetriebes dient der Reduzierung der Geräuschemissionen einer Windkraftanlage, insbesondere der Reduzierung von Geräuschemissionen aufgrund von Drehschwingungen, die zwischen Generator und Getriebe übertragen werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 eine verschachtelte Wellenanordnung mit einfacher Hohlwelle;
Fig. 2 eine verschachtelte Wellenanordnung mit Flanschen;
Fig. 3 eine verschachtelte Wellenanordnung mit Spannsatz; und
Fig. 4 eine verschachtelte Wellenanordnung mit zweiteiliger Sonnenwelle. Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Wellenanordnungen 101 , 201 , 301 , 401 umfassen jeweils ein Sonnenrad 103, eine Sonnenwelle 105, eine Hohlwelle 107 und eine Nabe 109.
Das Sonnenrad 103 ist einstückig mit der Sonnenwelle 105 verbunden. Über die Hohlwelle 107 ist die Sonnenwelle 105 drehtest mit der Nabe 109 verbunden. Diese wiederum ist in einem Gehäusefortsatz 111 gelagert, der starr in einem Gehäuse 113 fixiert ist.
Gemäß Fig. 1 lässt sich die Hohlwelle 107 mit der Sonnenwelle 105 und der Nabe 109 über Passverzahnungen 113, 115 verbinden. Eine erste Passverzahnung 113 wird durch eine Außenverzahnung der Sonnenwelle 105 und eine Innenverzahnung der Hohlwelle 107 gebildet. Die Außenverzahnung und die Innenverzahnung sind koaxial zueinander ausgerichtet und greifen ineinander ein, sodass eine drehfeste Verbindung zwischen der Sonnenwelle 105 und der Hohlwelle 107 zustande kommt.
Eine zweite Passverzahnung 115 wird durch eine Außenverzahnung der Hohlwelle 107 und eine Innenverzahnung 109 der Nabe gebildet. Auch diese Verzahnungen sind koaxial zueinander ausgerichtet und greifen ineinander ein. Dadurch kommt zwischen der Hohlwelle 107 der Nabe 109 eine drehfeste Verbindung zustande.
Die erste Passverzahnung 113 und die zweite Passverzahnung 115 sind axial versetzt zueinander angeordnet. Ausgehend von der ersten Passverzahnung 113 ist die zweite Passverzahnung 115 in Richtung des Sonnenrads 103 axial versetzt angeordnet. Entsprechend befindet sich die zweite Passverzahnung 115 axial zwischen dem Sonnenrad 103 und der ersten Passverzahnung 113.
Aufgrund der axial versetzten Anordnung der ersten Passverzahnung 113 und der zweiten Passverzahnung 115 verläuft ein zu übertragender Drehmomentfluss nicht auf direktem Wege zwischen dem Sonnenrad 103 und der Nabe 109. Stattdessen verläuft der Drehmomentfluss zwischen dem Sonnenrad 113 und der ersten Passverzahnung 103 über die Sonnenwelle 105 und zwischen der ersten Passverzahnung 113 und der zweiten Passverzahnung 115 über die Hohlwelle 107. In der ersten Passverzahnung 113 erfolgt dabei eine Umkehr der axialen Richtung des Drehmomentfluss. Dadurch verlängert sich die Strecke des Drehmomentflusses.
Dies verringert die Drehsteifigkeit der drehfesten Verbindung des Sonnenrads 103 mit der Nabe 109. Damit einhergehend wird die Übertragung unerwünschter Drehschwingungen zwischen dem Sonnenrad 103 und der Nabe 109 verringert.
An die Stelle der ersten Passverzahnung 113 und der zweiten Passverzahnung 115 treten bei einer in Fig. 2 dargestellten zweiten Wellenanordnung 201 eine erste Flanschverbindung 203 und eine zweite Flanschverbindung 205. In der ersten Flanschverbindung 203 sind die Sonnenwelle 105 und die Hohlwelle 107 miteinander verschraubt. Entsprechend sind die Hohlwelle 107 und die Nabe 109 in der zweiten Flanschverbindung 205 miteinander verschraubt.
Die erste Flanschverbindung 203 und die zweite Flanschverbindung 205 sind an gegenüberliegenden Stirnseiten der Hohlwelle 107 angeordnet. Die zweite Flanschverbindung 205 wiederum befindet sich an einer Stirnseite der Nabe 109.
Das Sonnenrad 103 und die erste Passverzahnung 203 sind an axial gegenüberliegenden Enden der Sonnenwelle 105 angeordnet. Dadurch ergibt sich eine axial versetzte Anordnung des zweiten Verbindungsflansches 105 ausgehend von dem ersten Verbindungsflansch 203 in Richtung des Sonnenrads 103. Der zweite Verbindungsflansch 205 befindet sich axial zwischen dem Sonnenrad 103 und dem ersten Verbindungsflansch 203.
Im Bereich des ersten Verbindungsflansches 203 bildet die Sonnenwelle 105 eine Auskragung 207, die sich ausgehend von der übrigen Sonnenwelle 105 radial nach außen hin erstreckt. Die Hohlwelle 107 ist in dem ersten Verbindungsflansch 203 mit der Auskragung 207 verschraubt. Dies ermöglicht es, die Sonnenwelle 105 zu Montage-, Wartungs- oder Reparaturzwecken ein- oder auszubauen.
Eine in Fig. 3 dargestellte dritte Wellenanordnung 301 weist anstelle der ersten
Flanschverbindung 203 einen Spannsatz 303 auf. Der Spannsatz 303 ist auf einer äußeren Mantelfläche der Hohlwelle 107 angeordnet. Er übt eine Radialkraft auf die Mantelfläche der Hohlwelle 107 aus, sodass zwischen der Hohlwelle 107 und der Sonnenwelle 105 eine kraftschlüssige Verbindung zustande kommt.
Eine kraftschlüssige Verbindung hat gegenüber einer formschlüssigen Verbindung den Vorteil, dass die Sonnenwelle 105 und die Hohlwelle 107 vor dem Spannen des Spannsatzes 301 beliebig zueinander verdrehbar sind. Dies erleichtert die Montage.
Da die Sonnenwelle 105 sich gegenüber einer direkten Kopplung mit der Nabe 105 verlängert, reduziert sich nicht nur die Drehsteifigkeit, sondern auch die Steifigkeit in radialer Richtung. Dies kann unerwünschte Lageabweichungen der Sonnenwelle 105 in radialer Richtung oder Radialschwingungen zur Folge haben. Vermeiden lässt sich dies durch eine Abstützung der Sonnenwelle 105 in der Nabe 109.
Im Einzelnen wird die Sonnenwelle 105 gegen eine innere Mantelfläche der Nabe 109 abgestützt. Dies ist möglich, da die Sonnenwelle 105 und die Nabe 109 drehfest miteinander verbunden sind und daher mit gleicher Geschwindigkeit rotieren.
Zur Abstützung der Sonnenwelle 105 in der Nabe weist die Sonnenwelle 105 gemäß Fig. 3 eine Verdickung 305 auf. Im Bereich der Verdickung 303 liegt die Sonnenwelle 105 an einer inneren Mantelfläche der Nabe 109 an.
Gemäß den Fig. 1 bis 3 sind das Sonnenrad 103 und die Sonnenwelle 105 einstückig ausgeführt. Alternativ kann die Sonnenwelle 105, wie in Fig. 4 dargestellt, aus separaten Teilen 105a, 105b bestehen.
Ein erster Teil 105a der Sonnenwelle 105 und ein zweiter Teil 105b der Sonnenwelle 105 sind hier über eine Passverzahnung 403 drehfest miteinander verbunden. Der erste Teil 105a der Sonnenwelle 105 bildet eine Außenverzahnung der Passverzahnung 401 . Eine Innenverzahnung der Passverzahnung 401 wird durch den zweiten Teil 105b der Sonnenwelle 105 gebildet Im Bereich der Passverzahnung 403 bildet die Sonnenwelle 105 eine Verdickung 305. In dieser Verdickung 303 stützt sich der zweite Teil 105b der Sonnenwelle 105 radial gegen die Nabe 109 ab.
Der erste Teil 105a der Sonnenwelle 105 ist relativ zu dem zweiten Teil 105b der Sonnenwelle 105 in der Passverzahnung 403 verkippbar. Infolgedessen ist das Sonnenrad 103 radial beweglich. Dies ermöglicht eine Lastausgleich in ein einer das Sonnenrad 103 umfassenden Planetenstufe durch Anpassung der radialen Position des Sonnenrads 103 an toleranzbedingte Maßabweichungen innerhalb der Planetenstufe.
Die Hohlwelle 107 kann, wie bei einer in Fig. 4 dargestellten vierten Wellenanordnung 401 , Aussparungen aufweisen. Dadurch lässt sich die Drehsteifigkeit der Hohlwelle 107 gezielt verringern.
Im Bereich der zweiten Flanschverbindung 205 kann die Hohlwelle 107, wie in Fig. 3 dargestellt, direkt mit der Nabe 109 verschraubt sein. Alternativ verläuft, wie in Fig. 4 dargestellt, zwischen der Nabe 109 und der Hohlwelle 107 ein Spalt. Dieser Spalt dient der Aufnahme eines Generators. In dem Fall sind im Bereich der zweiten Flanschverbindung 205 die Nabe 109, der Rotor des Generators und die Hohlwelle 107 miteinander verschraubt.
Bezugszeichen erste Wellenanordnung Sonnenrad
Sonnenwelle a erster Teil b zweiter Teil
Hohlwelle
Nabe
Gehäusefortsatz
Gehäuse erste Passverzahnung zweite Passverzahnung zweite Wellenanordnung erste Flanschverbindung zweite Flanschverbindung Auskragung dritte Wellenanordnung Spannsatz
Spannsatz
Verdickung vierte Wellenanordnung Passverzahnung

Claims

Patentansprüche
1 . Anordnung (101 , 201 301 , 401 ) mit einer Sonnenwelle (105), einem Sonnenrad (103), das drehtest mit der Sonnenwelle (105) verbunden ist, und einer Nabe (109); gekennzeichnet durch eine Hohlwelle (107), die in einer ersten Verbindungsstelle (113, 203) drehtest mit der Sonnenwelle (105) und in einer zweiten Verbindungsstelle (115, 205) drehtest mit der Nabe (109) verbunden ist; wobei die zweite Verbindungsstelle (115, 205) ausgehend von der ersten Verbindungsstelle (113, 203) axial in Richtung des Sonnenrads (103) versetzt angeordnet ist.
2. Anordnung (101 , 201 301 , 401 ) nach Anspruch 1 ; dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt der Sonnenwelle (105) innerhalb der Hohlwelle (107) angeordnet ist.
3. Anordnung (101 , 201 301 , 401 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (109) drehbar in einem Gehäuse (113) oder in einer gehäusefesten Struktur (111 ) gelagert ist.
4. Anordnung (101 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsstelle (113) innerhalb der Hohlwelle (107) angeordnet ist.
5. Anordnung (101) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsstelle (113) als Passverzahnung ausgebildet ist.
6. Anordnung (101 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsstelle (115) innerhalb der Nabe (109) angeordnet ist.
7. Anordnung (201 301 , 401 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsstelle (203) an einer ersten Stirnseite der Hohlwelle (107) angeordnet ist.
8. Anordnung (201 301 , 401 ) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenwelle (105) einen ersten Flansch und die die Hohlwelle (107) einen zweiten Flansch aufweist; wobei der erste Flansch und der zweite Flansch die erste Verbindungsstelle (203) bilden.
9. Anordnung (201 301 , 401 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 6 oder 7; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsstelle (205) an einer zweiten Stirnseite der Hohlwelle (107) und/oder an einer Stirnseite der Nabe (109) angeordnet ist.
10. Anordnung (201 301 , 401 ) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (107) einen dritten Flansch und die Nabe (109) einen vierten Flansch aufweist; wobei der dritte Flansch und der vierte Flansch die zweite Verbindungsstelle (205) bilden.
11 . Anordnung (401 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlwelle (107) eine oder mehrere Aussparungen aufweist.
12. Anordnung (401 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenwelle (105) eine erste Teilwelle (105a) und eine zweite Teilwelle (105b) umfasst; wobei die erste Teilwelle (105a) das Sonnenrad (103) aufweist; wobei die Hohlwelle (107) in der ersten Verbindungsstelle (203) drehfest mit der zweiten
Teilwelle (105b) verbunden ist; und wobei die erste Teilwelle (105a) und die zweite Teilwelle (105b) über eine Passverzahnung (403) drehfest miteinander verbunden sind.
13. Anordnung (401 ) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Teilwelle (105b) radial gegen eine innere Mantelfläche der Nabe (109) abgestützt ist.
14. Windkraftgetriebe mit den Merkmalen einer Anordnung (101 , 201 301 , 401 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
15. Windkraftgetriebe nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (109) als Generatornabe ausgebildet ist.
16. Verwendung eines Windkraftgetriebes nach einem der Ansprüche 13 oder 14 zur Reduzierung der Geräuschemission einer Windkraftanlage.
EP24723143.4A 2023-05-25 2024-04-30 Gefaltete sonnenwelle Pending EP4720509A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023204878.7A DE102023204878A1 (de) 2023-05-25 2023-05-25 Gefaltete Sonnenwelle
PCT/EP2024/061869 WO2024240452A1 (de) 2023-05-25 2024-04-30 Gefaltete sonnenwelle

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EP4720509A1 true EP4720509A1 (de) 2026-04-08

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