WO2014082782A1 - Getriebeeinheit mit plusgetriebesatz - Google Patents

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WO2014082782A1
WO2014082782A1 PCT/EP2013/071228 EP2013071228W WO2014082782A1 WO 2014082782 A1 WO2014082782 A1 WO 2014082782A1 EP 2013071228 W EP2013071228 W EP 2013071228W WO 2014082782 A1 WO2014082782 A1 WO 2014082782A1
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WO
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gear
planetary
planetary stage
stage
carrier
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PCT/EP2013/071228
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Inventor
Stefan Beck
Uemit KUTLUAY
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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
    • F05B2260/4031—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing
    • F05B2260/40311—Transmission of power through the shape of the drive components as in toothed gearing of the epicyclic, planetary or differential type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a transmission unit according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.
  • gearbox for the conversion of torque and speed between transmission input and output shaft application.
  • an applied at the transmission input shaft high torque is converted at low speed in a voltage applied to the transmission output shaft reduced torque at a higher speed.
  • these transmissions can be divided into types of transmissions which have either planetary stages connected in series or planetary stages connected in parallel.
  • differential gear which usually consists of three planetary stages.
  • Such a transmission for wind turbines consists of a drive-side symmetrically constructed planetary stage, which is followed by at least one gear stage, wherein the planetary stage consists of at least two equal-sized parallel-connected power-splitter planetary gears.
  • the power-splitting planetary gears are followed by a load-compensating differential gear stage.
  • the differential gear stage is designed as a passive differential in the form of a compensating planetary gear. It performs a uniform power split on the two connected sun shafts of the planetary gears existing planetary stages.
  • the differential gear stage is designed as an active differential in the form of an axially soft mounted and opposite helical Ausretesstirnradcruung. This leads on the one hand a uniform power split at the two connected sun waves the planetary gears existing planetary stages and on the other hand involved as a gear on the overall ratio of the transmission.
  • the one sun shaft here is in operative connection with one balancing spur wheel of the balancing spur wheel pairing and the other sun shaft with its other balancing spur gear.
  • the first planetary stage is arranged on the drive side.
  • the third planetary stage is arranged on the output side.
  • the second planetary stage is formed in the longitudinal direction of the gear unit between the first and the third planetary stage.
  • the three planetary stages are coupled to one another in such a way that a drive-side torque can be split to the first and second planetary stage and can be brought together in the third planetary stage.
  • the gear unit can thus be made compact even for very high torques, since the drive-side torque is divided by the preferably parallel connection of the first and second planetary stage, so that the first and second planetary stage can be designed for lower loads, thereby reducing the dimensions of these can be. As a result, the transmission unit can be made very compact and space-saving.
  • a higher torque can be implemented on the output side compared to the drive side, whereby the efficiency of the designated wind turbine can be improved.
  • the first or the second planetary stage is coupled to a ring gear of the third planetary stage.
  • the other planetary stage is coupled to at least one planetary gear or planet carrier third planetary stage.
  • the planetary gears are rotatably mounted in a carrier, with which in turn one of the two first planetary stages is coupled such that the planetary stage, the carrier and the planetary gears are able to rotate as a unit in the circumferential direction of the transmission unit.
  • the ring gear of the third planetary stage and the planet carrier of the third planetary stage of each one the two first planetary stages are driven so that they are movable in the circumferential direction of the gear unit.
  • the ring gear and the planet carrier of the third planetary stage is coupled with the two other planetary stages such that the ring gear and the planet carrier move in opposite directions in the circumferential direction of the planetary stage.
  • One of the three planetary stages is designed as plus planetary gear.
  • a planetary stage is understood, which has a central sun gear, a first set planetary gears, which comprises at least one planetary gear, said planetary gear meshes with the sun gear and meshes with at least one further second planetary gear from a second set of planetary gears.
  • the second planet gear meshes in a ring gear, wherein the ring gear at least partially surrounds the planetary stage.
  • the planet gears are rotatably mounted on a planet carrier, so that the axes of rotation of the planet gears can be moved around the sun gear.
  • a Plusplanetendevelopment moves in a fixed planet carrier the ring gear and the sun gear in different directions.
  • a very simple and space-saving coupling of the three planetary stages can be implemented.
  • identical components of two adjacent planetary stages, in particular the ring gears can be operated in the same way, i. fixed or rotating about the longitudinal axis of the gear unit, be formed. This therefore allows a constructive simplification of the transmission unit and a reduction of the technical failure risk combined with the advantages of compact design and high translation options.
  • the plus planetary stage has a radially inner first planet wheel meshing with the sun gear of the planetary stage and a radially outer planet wheel meshing with the ring gear of the planetary stage. These are coupled together so that they are able to rotate about their respective axis of rotation to each other in opposite directions.
  • the direction of rotation of the ring gear or the sun gear can thus be reversed compared to an ordinary planetary gear.
  • This can be implemented in the present case with structurally simple means.
  • the three planetary stages of the be coupled with each other, that the gear unit can be very space-saving and structurally simple design. As a result, the manufacturing cost of the gear unit and their risk of failure are significantly reduced.
  • the two gears can be structurally easily coupled to each other, if they are aligned with each other in the radial direction of the gear unit and / or intermeshed.
  • the two gears are held together by means of a gear carrier in the radial direction of the gear unit.
  • the gear carrier therefore takes the planetary gears rotatably mounted on such that the planet gears in the circumferential direction of the gear unit guided by the planet carrier are able to move as a unit.
  • the radially inner first planetary gear and the sun gear meshing therewith rotate about its respective axis of rotation in opposite directions. In this way, a very compact and structurally simple implementation of the torque-dividing gear unit can be realized.
  • a very compact and space-saving coupling of the three planetary stages can be ensured if the planet carrier is designed to be rotatable about the sun gear.
  • the planet carrier can also be designed to be stationary.
  • the above-mentioned advantages come in particular when the plus planetary set is formed with the fixed planet carrier in the first planetary stage.
  • the gear unit can be produced very inexpensively if at least two adjacent planetary stages have a common overall carrier.
  • the total carrier here includes the planet carrier of two adjacent planetary stages.
  • the total carrier couples these rotatably together.
  • the transmission unit can be formed by means of the overall carrier in particular when the positive gear set is formed with the planet carrier in the first or second planetary stage.
  • the overall carrier is preferably in one piece in frame produced by a casting process. As a result, the manufacturing cost of the transmission unit can be reduced.
  • the total carrier may also be designed in several parts, with the individual planet carriers preferably each forming part of the overall carrier.
  • the planet carrier can be non-positively, material and / or positively connected to each other.
  • these are preferably connected to each other by means of fastening means, in particular screws, bolts and / or rivets.
  • fastening means in particular screws, bolts and / or rivets.
  • the risk of failure of the gear unit can be reduced if the total carrier is rotatably coupled to a drive shaft or the drive side is at least partially designed as such. Due to the thus rotatable design of the overall carrier, the ring gears of the planetary stages can be designed to be fixed, whereby expensive, structurally complex and error-prone bearings of the ring gears can be avoided.
  • the two ring gears of the first and second planetary stage, in particular formed at a trained as a positive gear set second planetary gear stage are fixed.
  • the stationary ring gears preferably form at least part of a housing of the gear unit.
  • the ring gears of the first, second and third planetary stage in particular in a designed as a positive gear set, first planetary stage, wherein the ring gears of the first and second planetary stage form a unit.
  • the design complexity of the transmission unit can be reduced.
  • the gear unit can be made very compact, if the sun gear of the second planetary stage is formed as a hollow shaft, in which extends the sunwheel of the first planetary gear designed as a solid shaft at least partially. Trained as a solid shaft sun gear of the first planetary stage can alternatively also as Hollow shaft be formed. Such a hollow shaft can also be used to pass electrical lines through.
  • the third planetary stage is coupled to the sun gears of the two other planetary stages, since this can reduce the geometric dimensions of the transmission unit.
  • the sun gear of the first planetary stage is preferably coupled to the planet carrier of the third planetary stage.
  • the sun gear of the second planetary stage with the ring gear of the third planetary stage is rotatably coupled.
  • the third planetary stage is designed as a positive gear set, preferably the sun gear of the first planetary gear is rotatably coupled to the ring gear of the third planetary gear and the sun gear of the second planetary gear to the planet carrier of the third planetary gear.
  • Fig. 1 a schematic half-view of a transmission unit with a designed as a positive gear set second planetary stage
  • Fig. 2 is a schematic half-view of a transmission unit with a trained as a positive gear set first planetary stage and
  • Fig. 3 is a schematic half-view of a transmission unit with a trained as a positive gear set third planetary stage.
  • FIG. 1 shows a gear unit 1 in a schematic half-view.
  • the transmission unit 1 comprises a first planetary stage 2, which is arranged on the drive side in the transmission unit 1.
  • the transmission unit 1 On the output side, the transmission unit 1 has a third planetary stage 4.
  • a second planetary stage 3 is arranged between the first planetary stage 2 and the third planetary stage 4.
  • the three planetary stages 2, 3, 4 are coupled to each other such that a drive-side Torque on the first and second planetary stage 2, 3 is divided.
  • the transmission unit 1 advantageously be made very compact, since the first and second planetary stage 2, 3 each have to withstand a lower torque.
  • the divided on the first and second planetary stage 2, 3 torque is again combined in the output-side region of the transmission unit 1 in the third planetary stage 4.
  • All planetary stages 2, 3, 4, each have a central sun gear 5, 6, 7, a surrounding this ring gear 8, 9, 10 and arranged radially between them planetary gears 1 1 on.
  • the planet gears 1 1 of the first and third planetary stage 2, 4 are each rotatably supported in a planet carrier 12, 13. They rotate accordingly through the planet carrier 12, 13 guided in the circumferential direction of the gear unit 1 to the respective sun gear 5, 7th
  • the second planetary stage 3 is designed as a positive planetary stage.
  • the second planetary stage 3 has a radially inner first planetary gear 15 and a radially outer second planetary gear 16.
  • the radially inner first planetary gear 15 meshes with the sun gear 6 of the second planetary stage 3.
  • the radially outer second planet gear 1 6 is in contrast arranged in the region between the sun gear 6 and the ring gear 9 by means of a planet carrier 18 so that it combs in a radially outer region with the ring gear 9 of the second planetary stage 3.
  • the two planetary gears 15, 16 are coupled with each other in such a way that they always rotate in opposite directions about their respective axis of rotation. For this purpose, they are interlinked in a region 17.
  • the two planetary gears 15, 16 are rotatably supported relative to each other and in the region between the sun gear 6 and the ring gear 9 by means of a planet carrier 18 and guided in the circumferential direction of the gear unit 1.
  • the two planet gears 15, 16 are therefore rotatably formed by the planetary carrier 18 as a unit around the sun gear 6.
  • the first planet carrier 12 of the first planetary stage 2 and the planet carrier 18 of the second planetary stage 3 are formed as a total carrier 19.
  • the transmission unit 1 on the drive side a drive shaft 20, by means of which a high torque at a relatively low speed is introduced into the transmission unit 1.
  • the drive shaft 20 is coupled to the first planet carrier 12 of the first planetary stage 2.
  • the high torque of the drive shaft 20 is thus divided into substantially equal parts, in particular in a division 60:40 on the first and second planetary stage 2, 3 of the transmission unit 1.
  • the two ring gears 8, 9 of the first and second planetary stage 2, 3 are each formed stationary. For this purpose, they are coupled to a housing, not shown in Figure 1, of the transmission unit 1 or at least form part of this housing.
  • the transmission unit 1 can be implemented in a space-saving, structurally simple and cost-effective manner, since expensive and expensive bearings of the ring gears 8, 9 are omitted.
  • the planetary gears 1 1 of the first planetary stage 2 rotated by the first planetary carrier 12 roll in the first ring gear 8 such that the first sun gear 5 of the first planetary stage 2 is set in rotation.
  • the direction of rotation of the first sun gear 5 corresponds to the direction of rotation of the drive shaft 20 and the first planet carrier 12.
  • the radially outer second planetary 1 6 of the second planetary stage 3 rolls in the stationary second ring gear 9 such that the radially inner first planetary 15 is offset due to the coupling in the region 17 in a comparison with the radially outer second planet gear 1 6 in an opposite rotation.
  • the second sun gear 6 Since the radially inner first planet gear 15 is meshed with the second sun gear 6 of the second planetary gear stage 3, the second sun gear 6 is set in rotation. Due to the positive gear set, however, as described above, a direction of rotation reversal, so that the second sun gear 6 in a compared to the first Son nenrad 5 opposite direction rotates. This is due in particular to the fact that the second sun gear 6 and the radially inner first planet gear 15 engaging therewith rotate in opposite directions with respect to their respective axis of rotation.
  • the second sun gear 6 of the second planetary stage 3 is formed as a hollow shaft 21.
  • the first sun gear 5 is formed in the present embodiment as a solid shaft 22 which extends through the hollow shaft 21 of the second planetary stage 3 therethrough.
  • the hollow shaft 21 is coupled on the output side with the third ring gear 10 of the third planetary stage 4 rotatably.
  • the third planet carrier 13 and the third ring gear 10 of the third planetary stage 4 rotate due to the reversal of direction by means of at least one plus gear set 14 in the second planetary stage 3 circumferentially in opposite directions.
  • the rotational speed of the planet gears 1 1 of the third planetary stage 4 is greatly increased compared to the rotational speed of the drive shaft 20.
  • the divided on the first and second planetary stage 2, 3 torque is thus brought together in the third sun gear 7 of the third planetary stage 4, that coupled to the third sun gear 7 output shaft 23 is operated with an increased compared to the drive shaft 20 speed.
  • the above-described first coupling variant of the three planetary stages 2, 3, 4 in conjunction with the direction of rotation reversal caused by the at least one positive gear set 14 has the significant advantages that the gear unit 1 can be made very compact and inexpensive. Furthermore, it is less susceptible to errors, as can be saved by the two fixed ring gears 8, 9 of the first and second planetary stage 2, 3 consuming and error-prone storage.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the transmission unit 1, in which the positive gear set 14 is formed in the first planetary stage 2.
  • the third planetary stage 4 is identical in construction to the first embodiment illustrated in FIG.
  • the overall carrier 19 formed between the first and second planetary stages 2, 3 is 19 fixed formed.
  • the planetary gears 1 1 and the radially inner first and radially outer second gears 15, 16 of the positive gear set 14 do not rotate about the longitudinal axis of the gear unit 1.
  • the two ring gears 8, 9 of the first and second planetary stage 2, 3 are rotatably formed.
  • first ring gear 8 is connected to the drive shaft 20, so that the two ring gears 8, 9 are offset by the drive-side torque in rotation.
  • the voltage applied to the drive shaft 20 torque is thus divided substantially equally to the two ring gears 8, 9 of the two first planetary stages 2, 3. Due to the fixed gear carrier 18 of the first planetary stage 2, the radially outer second gear 1 6 is rotated about its fixed by the rotatable mounting in the gear carrier 18 axis of rotation.
  • the positive gear set 14 may also be formed in the third planetary stage 4.
  • the first and second planetary stage 2, 3 is formed substantially as a conventional planetary gear.
  • the drive shaft 20 is coupled to the first planet carrier 12 of the first planetary stage 2.
  • the first ring gear 8 is fixed, so that the Planet wheels 1 1 of the first planetary stage 2 in the au llieri, fixed first ring gear 8 such that the stationary with the planet gears 1 1 in engagement first sun gear 5 is set in rotation, wherein the rotational direction of the first sun gear 5 of the rotational direction of the drive shaft 20 corresponds ,
  • the first planetary carrier 1 2 is rotatably coupled to the second ring gear 9 of the second planetary stage 3.
  • the second planet carrier 24 of the second planetary stage 3 is coupled to the housing, not shown here, such that the second planet carrier 24 is stationary.
  • the outer second ring gear 9 displaces the planet gears 11 of the second planetary stage 3 in such a manner that the inner second sun gear 6 of the second planetary stage 3 is rotated in a direction opposite to the first sun gear 5.
  • the first sun gear 5 of the first planetary stage 2 is rotatably coupled to the third ring gear 1 0 of the third planetary stage 4.
  • the second sun gear 6 of the second planetary stage 3 is rotatably coupled to the gear carrier 1 8 of the third planetary stage 4.
  • the third ring gear 1 0 and the gear carrier 1 8 of the third planetary stage 4 is rotated in the circumferential direction of the transmission unit 1 in opposite directions.
  • the toothed wheels 1 5, 1 6 meshed with one another in the region 1 7 are set in mutually opposite rotation.
  • the radially inner first gear 15 drives the third sun gear 7 in such a way that the output shaft 23 coupled therewith, the drive shaft 20 and the first sun gear 5 or the solid shaft 22 rotate in the same direction.
  • the total carrier 1 9 may be integrally formed in one piece or in a non-illustrated embodiment in the embodiment of several parts.
  • the gear carrier 1 8 and the first planetary carrier 1 2 of the first planetary stage 2 each form a part of the total carrier 1 9.
  • force and / or materially connected In a connection region of the gear carrier 1 8 with the first planet carrier 1 2 form, force and / or materially connected.
  • fastening means in particular screws, bolts and / or rivets

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit (1), insbesondere für eine Windkraftanlage, mit einer antriebsseitigen ersten Planetenstufe (2), einer zweiten Planetenstufe (3) und einer abtriebsseitigen dritten Planetenstufe (4), die derart miteinander gekoppelt sind, dass ein antriebsseitiges Drehmoment auf die erste und zweite Planetenstufe (2; 3) aufteilbar und in der dritten Planetenstufe (4) zusammenführbar ist, wobei die erste oder die zweite Planetenstufe (2; 3) mit einem Hohlrad (10) der dritten Planetenstufe (4) und die andere dieser beiden Planetenstufen (2; 3) mit zumindest einem Planetenrad (11) der dritten Planetenstufe (4) gekoppelt ist. Erfindungsgemäß weist eine der Planetenstufen (2; 3; 4) im Bereich zwischen ihrem zentralen Sonnenrad (5; 6; 7) und ihrem radial außenliegenden Hohlrad (8; 9; 10) einen Plusgetriebesatz (14) auf, mittels dem die Drehrichtung des Sonnenrades (5; 6; 7) oder des Hohlrades (8; 9; 10) umkehrbar ist.

Description

Getriebeeinheit mit Plusqetriebesatz
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Insbesondere bei Windkraftanlagen finden Getriebe zur Wandlung des Drehmoments und der Drehzahl zwischen Getriebeeingangs- und Getriebeausgangswelle Anwendung. Hierbei wird ein an der Getriebeeingangswelle anliegendes hohes Drehmoment mit geringer Drehzahl in ein an der Getriebeausgangswelle anliegendes reduziertes Drehmoment mit höherer Drehzahl gewandelt. Grundsätzlich lassen sich diese Getriebe in Getriebearten einteilen, die entweder seriell hintereinander geschaltete Planetenstufen oder parallel geschaltete Planetenstufen aufweisen. In die letztgenannte Kategorie fällt das sogenannte Differenzialgetriebe, das in der Regel aus drei Planetenstufen besteht. Durch geeignete Kopplung der ersten beiden Stufen lässt sich eine günstige Drehmomentenaufteilung auf diese beiden Planetenstufen realisieren. Die Summati- on in der dritten Planetenstufe erlaubt eine Leistungszusammenführung und einhergehend damit eine entsprechende Darstellung eines hohen Übersetzungsbereichs.
Aus der EP 1 240 443 B1 ist ein derartiges Getriebe für Windkraftanlagen bekannt. Es besteht aus einer antriebsseitigen symmetrisch aufgebauten Planetenstufe, der mindestens eine Getriebestufe nachgeschalten ist, wobei die Planetenstufe aus mindestens zwei gleichdimensionierten parallelgeschalteten leistungsverzweigenden Planetengetrieben besteht. Den leistungsverzweigenden Planetengetrieben ist eine lastausgleichende Differenzialgetriebestufe nachgeschaltet. Die Differenzialgetriebestufe ist als passives Differenzial in Form eines Ausgleichsplanetengetriebes ausgebildet. Sie führt eine gleichmäßige Leistungsverzweigung an den beiden angeschlossenen Sonnenwellen der aus den Planetengetrieben bestehenden Planetenstufen aus. Hierbei steht die eine Sonnenwelle mit dem Sonnenrad und die andere Sonnenwelle mit dem Hohlrad der Differenzialgetriebestufe in Wirkverbindung, wobei der Planetenträger der Differenzialgetriebestufe den Abtrieb ausbildet. Alternativ ist die Differenzialgetriebestufe als aktives Differenzial in Form einer axialweich gelagerten und entgegengesetzt schrägverzahnten Ausgleichsstirnradpaarung ausgebildet. Diese führt einerseits eine gleichmäßige Leistungsverzweigung an den beiden angeschlossenen Sonnenwellen der aus den Planetengetrieben bestehenden Planetenstufen aus und ist andererseits als Getriebestufe an der Gesamtübersetzung des Getriebes beteiligt. Die eine Sonnenwelle steht hierbei mit dem einen Ausgleichsstirnrad der Ausgieichsstirnradpaarung und die andere Sonnenwelle mit deren anderen Ausgleichsstirnrad in Wirkverbindung.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Es wird eine Getriebeeinheit, insbesondere für eine Windkraftanlage, vorgeschlagen, die eine erste, zweite und dritte Planetenstufe aufweist. Die erste Planetenstufe ist antriebsseitig angeordnet. Die dritte Planetenstufe ist abtriebsseitig angeordnet. Vorzugsweise ist die zweite Planetenstufe in Längsrichtung der Getriebeeinheit zwischen der ersten und der dritten Planetenstufe ausgebildet. Die drei Planetenstufen sind derart miteinander gekoppelt, dass ein antriebsseitiges Drehmoment auf die erste und zweite Planetenstufe aufteilbar und in der dritten Planetenstufe zusammenführbar ist. Die Getriebeeinheit kann somit auch für sehr hohe Drehmomente kompakt ausgebildet werden, da das antriebsseitige Drehmoment durch die vorzugsweise Parallelschaltung der ersten und zweiten Planetenstufe auf diese aufgeteilt wird, so dass die erste und zweite Planetenstufe für geringere Lasten ausgelegt werden kann, wodurch die Dimensionen dieser reduziert werden können. Hierdurch kann die Getriebeeinheit sehr kompakt und bauraumsparend ausgebildet werden. Durch die anschließende Summation in der dritten Planetenstufe kann abtriebsseitig eine im Vergleich zur Antriebsseite höhere Drehmoment umgesetzt werden, wodurch der Wirkungsgrad der dafür vorgesehenen Windkraftanlage verbessert werden kann. Zum Zusammenführen der aufgeteilten Drehmomente in der dritten Planetenstufe ist die erste oder die zweite Planetenstufe mit einem Hohlrad der dritten Planetenstufe gekoppelt. Die andere Planetenstufe ist mit zumindest einem Planetenrad der bzw. dem Planetenträger dritten Planetenstufe gekoppelt. Vorzugsweise sind die Planetenräder in einem Träger drehbar gelagert, mit dem wiederum eine der beiden ersten Planetenstufen derart gekoppelt ist, dass sich die Planetenstufe, der Träger und die Planetenräder als Einheit in Umfangs- richtung der Getriebeeinheit zu drehen vermögen. Infolgedessen wird das Hohlrad der dritten Planetenstufe und der Planetenträger der dritten Planetenstufe jeweils von einer der beiden ersten Planetenstufen derart angetrieben, dass sie in Umfangsrichtung der Getriebeeinheit bewegbar sind.
Um abtriebsseitig eine hohe Drehzahl realisieren zu können, ist das Hohlrad und der Planetenträger der dritten Planetenstufe derart mit den beiden anderen Planetenstufen gekoppelt, dass sich das Hohlrad und der Planetenträger in Umfangsrichtung der Planetenstufe in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Eine der drei Planetenstufen ist als Plusplanetengetriebe ausgebildet. Unter einer Plusplanetenstufe wird ein Planetenstufe verstanden, welcher ein zentrales Sonnenrad aufweist einen ersten Satz Planetenräder, welcher zumindest ein Planetenrad umfasst, wobei dieses Planetenrad mit dem Sonnenrad kämmt und mit zumindest einen weiteren zweiten Planetenrad aus einem zweiten Satz an Planetenrädern kämmt. Das zweite Planetenrad kämmt in einem Hohlrad, wobei das Hohlrad zumindest teilweise die Planetenstufe umschließt. Die Planetenräder sind an einem Planetenträger drehbar gelagert, so dass die Drehachsen der Planetenräder um das Sonnenrad bewegt werden können. Bei einer Plusplanetenstufe bewegt sich bei einem fixierten Planetenträger das Hohlrad und das Sonnenrad in unterschiedliche Richtungen. Vorteilhafterweise kann somit eine sehr einfache und bauraumsparende Kopplung der drei Planetenstufen umgesetzt werden. Ferner können mittels der Plusplanetenstufe gleiche Komponenten zweier benachbarter Planetenstufen insbesondere die Hohlräder gleichwirkend, d.h. feststehend oder um die Längsachse der Getriebeeinheit rotierend, ausgebildet sein. Dies ermöglicht demnach eine konstruktive Vereinfachung der Getriebeeinheit sowie eine Reduktion des technischen Ausfallsrisikos kombiniert mit den Vorteilen kompakter Bauweise und hoher Übersetzungsmöglichkeiten.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Plusplanetenstufe ein mit dem Sonnenrad der Planetenstufe einkämmendes radial inneres erstes Planetenrad und ein mit dem Hohlrad der Planetenstufe einkämmendes radial äußeres Planetenrad auf. Diese sind derart miteinander gekoppelt, dass sie sich um ihre jeweilige Drehachse zueinander in entgegengesetzte Richtungen zu drehen vermögen. Vorteilhafterweise kann somit im Vergleich zu einem gewöhnlichen Planetengetriebe die Drehrichtung des Hohlrades oder des Sonnenrades umgekehrt werden. Dies kann vorliegend mit konstruktiv einfachen Mitteln umgesetzt werden. Somit können die drei Planetenstufen der- art miteinander gekoppelt werden, dass die Getriebeeinheit sehr bauraumsparend und konstruktiv einfach ausgebildet sein kann. Hierdurch werden die Herstellungskosten der Getriebeeinheit sowie deren Ausfallrisiko erheblich reduziert.
Die beiden Zahnräder können konstruktiv einfach miteinander gekoppelt werden, wenn diese zueinander in Radialrichtung der Getriebeeinheit ausgerichtet und/oder miteinander verzahnt sind.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die beiden Zahnräder mittels eines Zahnradträgers in Radialrichtung der Getriebeeinheit gemeinsam gehalten sind. Der Zahnradträger nimmt demnach die Planetenräder derart drehbar gelagert auf, dass sich die Planetenräder in Umfangsrichtung der Getriebeeinheit durch den Planetenträger geführt als Einheit zu bewegen vermögen. Durch die Kopplung der beiden Planetenräder mittels des Planetenträgers rotiert somit das radial innere erste Planetenrad und das damit einkämmende Sonnenrad um ihre jeweilige Drehachse in entgegengesetzte Richtungen. Hierdurch kann eine sehr kompakte und konstruktiv einfache Umsetzung der drehmomentaufteilenden Getriebeeinheit realisiert werden.
Eine sehr kompakte und bauraumsparende Kopplung der drei Planetenstufen kann sichergestellt werden, wenn der Planetenträger um das Sonnenrad drehbar ausgebildet ist.
Alternativ kann der Planetenträger aber auch feststehend ausgebildet sein. Die oben genannten Vorteile kommen insbesondere dann zu tragen, wenn der Plusplanetensatz mit dem feststehenden Planetenträger in der ersten Planetenstufe ausgebildet ist.
Die Getriebeeinheit kann sehr kostengünstig herstellt werden, wenn zumindest zwei benachbarte Planetenstufen einen gemeinsamen Gesamtträger aufweisen. Der Gesamtträger umfasst hierbei die Planetenträger zweier benachbarter Planetenstufen. Der Gesamtträger koppelt diese drehfest miteinander. Besonders bauraumsparend kann die Getriebeeinheit mittels des Gesamtträgers insbesondere dann ausgebildet werden, wenn der Plusgetriebesatz mit dem Planetenträger in der ersten oder zweiten Planetenstufe ausgebildet ist. Der Gesamtträger ist vorzugsweise einteilig in Rahmen eines Gießverfahrens hergestellt. Hierdurch können die Herstellungskosten der Getriebeeinheit reduziert werden. Alternativ kann der Gesamtträger aber auch mehrteilig ausgebildet sein, wobei vorzugsweise die einzelnen Planetenträger jeweils ein Teil des Gesamtträgers ausbilden. Die Planetenträger können kraft-, Stoff- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Zum lösbaren Verbinden der Planetenträger sind diese vorzugsweise mittels Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben, Bolzen und/oder Nieten, miteinander verbunden. Bei einer derartigen zweiteiligen Ausführung des Gesamtträgers wird die Montage sowie Demontage der Getriebeeinheit erleichtert.
Das Ausfallrisiko der Getriebeeinheit kann reduziert werden, wenn der Gesamtträger mit einer Antriebswelle drehfest gekoppelt ist oder antriebsseitig zumindest teilweise als eine solche ausgebildet ist. Durch die somit drehbare Ausbildung des Gesamtträgers können die Hohlräder der Plantetenstufen feststehend ausgebildet werden, wodurch teuere, konstruktiv aufwendige sowie fehleranfällige Lagerungen der Hohlräder vermieden werden können.
Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Hohlräder der ersten und zweiten Planetenstufe, insbesondere bei einer als Plusgetriebesatzausgebildeten zweiten Planetenstufe feststehend ausgebildet sind. Hierbei bilden die feststehenden Hohlräder vorzugsweise zumindest einen Teil eines Gehäuses der Getriebeeinheit aus. Vorteilhafterweise kann somit der konstruktive Aufwand der Getriebeeinheit reduziert werden, da eine aufwendige und, insbesondere bei hohen Lasten, fehleranfällige Lagerung der Hohlräder entfällt. Die Getriebeeinheit ist hierdurch robuster ausgebildet, so dass das technische Ausfallrisiko reduziert wird.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Hohlräder der ersten, zweiten und dritten Planetenstufe, insbesondere bei einer als Plusgetriebesatz, ausgebildeten ersten Planetenstufe, wobei die Hohlräder der ersten und zweiten Planetenstufe eine Einheit bilden. Somit kann der konstruktive Aufwand der Getriebeeinheit reduziert werden.
Die Getriebeeinheit kann sehr kompakt ausgebildet werden, wenn das Sonnenrad der zweiten Planetenstufe als Hohlwelle ausgebildet ist, in die sich das als Vollwelle ausgebildete Sonnenrad der ersten Planetenstufe zumindest teilweise erstreckt. Das als Vollwelle ausgebildete Sonnenrad der ersten Planetenstufe kann alternativ auch als Hohlwelle ausgebildet sein. Eine solche Hohlwelle kann auch verwendet werden, um elektrische Leitungen hindurch zu führen.
Vorteilhaft ist es, wenn die dritte Planetenstufe mit den Sonnenrädern der beiden anderen Planetenstufen gekoppelt ist, da hierdurch die geometrischen Abmaße der Getriebeeinheit reduziert werden können. Wenn die ersten oder die zweite Planetenstufe als Plusplanetenstufe ausgebildet ist, ist das Sonnenrad der ersten Planetenstufe vorzugsweise mit dem Planetenträger der dritten Planetenstufe gekoppelt. Zugleich ist hierbei das Sonnenrad der zweiten Planetenstufe mit dem Hohlrad der dritten Planetenstufe dreh fest gekoppelt. Wenn alternativ die dritte Planetenstufe als Plusgetriebesatz- ausgebildet ist, ist vorzugsweise das Sonnenrad der ersten Planetenstufe mit dem Hohlrad der dritten Planetenstufe und das Sonnenrad der zweiten Planetenstufe mit dem Planetenträger der dritten Planetenstufe drehfest gekoppelt. Wenn die drei Planetenstufen gemäß den vorstehenden Ausführungen miteinander gekoppelt sind, kann die Getriebeeinheit sehr bauraumsparend ausgebildet werden. Ferner erfolgt hierdurch eine sehr robuste Getriebeeinheit, die weniger fehleranfällig ist.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 . eine schematische Halbdarstellung einer Getriebeeinheit mit einer als Plusgetriebesatz ausgebildeten zweiten Planetenstufe
Fig. 2 eine schematische Halbdarstellung einer Getriebeeinheit mit einer als Plusgetriebesatz ausgebildeten ersten Planetenstufe und
Fig. 3 eine schematische Halbdarstellung einer Getriebeeinheit mit einer als Plusgetriebesatz ausgebildeten dritten Planetenstufe.
Figur 1 zeigt eine Getriebeeinheit 1 in einer schematischen Halbdarstellung. Die Getriebeeinheit 1 umfasst eine erste Planetenstufe 2, die antriebsseitig in der Getriebeeinheit 1 angeordnet ist. Abtriebsseitig weist die Getriebeeinheit 1 eine dritte Planetenstufe 4 auf. In Längsrichtung der Getriebeeinheit 1 ist zwischen der ersten Planetenstufe 2 und der dritten Planetenstufe 4 eine zweite Planetenstufe 3 angeordnet. Die drei Planetenstufen 2, 3, 4 sind derart miteinander gekoppelt, dass ein antriebsseitiges Drehmoment auf die erste und zweite Planetenstufe 2, 3 aufgeteilt wird. Hierdurch kann die Getriebeeinheit 1 vorteilhafterweise sehr kompakt ausgebildet werden, da die erste und zweite Planetenstufe 2, 3 jeweils einem geringeren Drehmoment standhalten müssen.
Das auf die erste und zweite Planetenstufe 2, 3 aufgeteilte Drehmoment wird wieder im abtriebsseitigen Bereich der Getriebeeinheit 1 in der dritten Planetenstufe 4 zusammengeführt. Alle Planetenstufen 2, 3, 4, weisen jeweils ein zentrales Sonnenrad 5, 6, 7, ein dieses umgebendes Hohlrad 8, 9, 10 und radial zwischen diesen angeordnete Planetenräder 1 1 auf. Die Planetenräder 1 1 der ersten und dritten Planetenstufe 2, 4 sind jeweils in einem Planetenträger 12, 13 drehbar gelagert gehalten. Sie drehen sich demnach durch die Planetenträger 12, 13 geführt in Umfangsrichtung der Getriebeeinheit 1 um das jeweilige Sonnenrad 5, 7.
Die zweite Planetenstufe 3 ist als Plusplanetenstufe ausgebildet. Die zweite Planetenstufe 3 weist ein radial inneres erstes Planetenrad 15 und ein radial äußeres zweites Planetenrad 1 6 auf. Das radial innere erste Planetenrad 15 kämmt mit dem Sonnenrad 6 der zweiten Planetenstufe 3 ein. Das radial äußere zweite Planetenrad 1 6 ist im Gegensatz dazu im Bereich zwischen dem Sonnenrad 6 und dem Hohlrad 9 mittels einem Planetenträger 18 derart angeordnet, dass es in einem radial äußeren Bereich mit dem Hohlrad 9 der zweiten Planetenstufe 3 einkämmt. Die beiden Planetenräder 15, 1 6 sind miteinander derart gekoppelt, dass sie sich um ihre jeweilige Drehachse stets in entgegengesetzte Richtungen zueinander drehen. Hierfür sind sie in einem Bereich 17 miteinander verzahnt.
Die beiden Planetenräder 15, 16 sind zueinander und im Bereich zwischen dem Sonnenrad 6 und dem Hohlrad 9 mittels eines Planetenträgers 18 drehbar gelagert gehalten und in Umfangsrichtung der Getriebeeinheit 1 geführt. Die beiden Planetenräder 15, 1 6 sind demnach mittels des Planetenträgers 18 als Einheit drehbar um das Sonnenrad 6 ausgebildet. Der erste Planetenträger 12 der ersten Planetenstufe 2 und der Planetenträger 18 der zweiten Planetenstufe 3 sind als Gesamtträger 19 ausgebildet. Infolgedessen drehen sich die Planetenräder 1 1 der ersten Planetenstufe 2 sowie die Planetenräder 15, 1 6 der zweiten Planetenstufe 3 durch die Kopplung mitteis des Gesamtträgers 19 in Umfangsrichtung der Getriebeeinheit 1 gemeinsam um das jeweilige Sonnenrad 5, 6 bzw. um die Längsachse der Getriebeeinheit 1 .
Gemäß Figur 1 weist die Getriebeeinheit 1 antriebsseitig eine Antriebswelle 20 auf, mittels derer ein hohes Drehmoment mit relativ niedriger Drehzahl in die Getriebeeinheit 1 eingebracht wird. Die Antriebswelle 20 ist mit dem ersten Planetenträger 12 der ersten Planetenstufe 2 gekoppelt. Dadurch, dass der Gesamtträger 19 sowohl den ersten Planetenträger 12 der ersten Planetenstufe 2 als auch den Planetenträger 18 der zweiten Planetenstufe 3 umfasst, werden beide Planetenträger 12, 18 durch das an der Antriebswelle 20 anliegende Drehmoment in Rotation versetzt. Das hohe Drehmoment der Antriebswelle 20 wird somit im Wesentlichen zu gleichen Teilen insbesondere in einer Aufteilung 60:40 auf die erste und zweite Planetenstufe 2, 3 der Getriebeeinheit 1 aufgeteilt.
Die beiden Hohlräder 8, 9 der ersten und zweite Planetenstufe 2, 3 sind jeweils feststehend ausgebildet. Hierfür sind sie mit einem in Figur 1 nicht dargestellten Gehäuse der Getriebeeinheit 1 gekoppelt oder bilden zumindest einen Teil dieses Gehäuses aus. Hierdurch kann die Getriebeeinheit 1 sehr bauraumsparend, konstruktiv einfach sowie kostengünstig umgesetzt werden, da teure und aufwendige Lagerungen der Hohlräder 8, 9 wegfallen.
Aufgrund der feststehenden Hohlräder 8, 9 rollen sich die durch den ersten Planetenträger 12 in Rotation versetzten Planetenräder 1 1 der ersten Planetenstufe 2 derart im ersten Hohlrad 8 ab, dass das erste Sonnenrad 5 der ersten Planetenstufe 2 in Rotation versetzt wird. Die Rotationsrichtung des ersten Sonnenrades 5 entspricht hierbei der Rotationsrichtung der Antriebswelle 20 bzw. des ersten Planetenträgers 12. Im Gegensatz dazu rollt sich das radial äußere zweite Planetenrad 1 6 der zweiten Planetenstufe 3 im feststehenden zweiten Hohlrad 9 derart ab, dass das radial innere erste Planetenrad 15 aufgrund der Kopplung im Bereich 17 in eine im Vergleich zum radial äußeren zweiten Planetenrad 1 6 in eine entgegengesetzte Rotation versetzt wird. Da das radial innere erste Planetenrad 15 mit dem zweiten Sonnenrad 6 der zweiten Planetenstufe 3 verzahnt ist, wird das zweite Sonnenrad 6 in Rotation versetzt. Aufgrund des Plusgetriebesatzes erfolgt jedoch, wie vorstehend beschrieben, eine Drehrichtungsumkehr, so dass das zweite Sonnenrad 6 in eine im Vergleich zum ersten Son- nenrad 5 entgegengesetzte Richtung rotiert. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass das zweite Sonnenrad 6 und das damit eingreifende radial innere erste Planetenrad 15 zueinander in Bezug auf ihre jeweilige Drehachse in entgegengesetzte Richtungen rotieren.
Das zweite Sonnenrad 6 der zweiten Planetenstufe 3 ist als Hohlwelle 21 ausgebildet. Das erste Sonnenrad 5 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Vollwelle 22 ausgebildet, die sich durch die Hohlwelle 21 der zweiten Planetenstufe 3 hindurch erstreckt. Die Hohlwelle 21 ist abtriebsseitig mit dem dritten Hohlrad 10 der dritten Planetenstufe 4 drehfest gekoppelt. Die Vollwelle 22 koppelt hingegen das erste Sonnenrad 5 der ersten Planetenstufe 2 mit dem dritten Planetenträger 13 der dritten Planetenstufe 4, der wiederum die Planetenräder 1 1 der dritten Planetenstufe 4 drehbar gelagert aufnimmt. Der dritte Planetenträger 13 und das dritte Hohlrad 10 der dritten Planetenstufe 4 rotieren aufgrund der Drehrichtungsumkehr mittels des zumindest einen Plusgetriebesatzes 14 in der zweiten Planetenstufe 3 umfangsmäßig in zueinander entgegengesetzte Richtungen. Hierdurch wird die Drehzahl der Planetenräder 1 1 der dritten Planetenstufe 4 im Vergleich zur Drehzahl der Antriebswelle 20 stark erhöht. Das auf die erste und zweite Planetenstufe 2, 3 aufgeteilte Drehmoment wird somit in dem dritten Sonnenrad 7 der dritten Planetenstufe 4 derart zusammengeführt, dass eine mit dem dritten Sonnenrad 7 gekoppelte Abtriebswelle 23 mit einer im Vergleich zur Antriebswelle 20 erhöhten Drehzahl betrieben wird.
Die vorstehend beschriebene erste Kopplungsvariante der drei Planetenstufen 2, 3, 4 in Verbindung mit der durch den zumindest einen Plusgetriebesatz 14 bedingten Drehrichtungsumkehr, hat die wesentlichen Vorteile, dass die Getriebeeinheit 1 sehr kompakt und kostengünstig ausgebildet werden kann. Ferner ist sie weniger fehleranfällig, da durch die beiden feststehenden Hohlräder 8, 9 der ersten und zweiten Planetenstufe 2, 3 aufwendige und fehleranfällige Lagerungen eingespart werden können.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform der Getriebeeinheit 1 , bei der der Plusgetriebesatz 14 in der ersten Planetenstufe 2 ausgebildet ist. Die dritte Planetenstufe 4 ist im Vergleich zum in Fig. 1 darstellten ersten Ausführungsbeispiel identisch ausgebildet. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist der zwischen der ersten und zweiten Planetenstufe 2, 3 ausgebildete Gesamtträger 19 feststehend ausgebildet. Infolgedessen drehen sich die Planetenräder 1 1 bzw. die radial inneren ersten und radial äußeren zweiten Zahnräder 15, 1 6 des Plusgetriebesatzes 14 nicht um die Längsachse der Getriebeeinheit 1 . Stattdessen sind die beiden Hohlräder 8, 9 der ersten und zweiten Planetenstufe 2, 3 drehbar ausgebildet. Sie sind miteinander gekoppelt, wobei das erste Hohlrad 8 mit der Antriebswelle 20 verbunden ist, so dass die beiden Hohlräder 8, 9 durch das antriebsseitige Drehmoment in Drehung versetz werden. Das an der Antriebswelle 20 anliegende Drehmoment wird somit im Wesentlichen zu gleichen Teilen auf die beiden Hohlräder 8, 9 der beiden ersten Planetenstufen 2, 3 aufgeteilt. Aufgrund des feststehenden Zahnradträgers 18 der ersten Planetenstufe 2 wird das radial äußere zweite Zahnrad 1 6 um seine durch die drehbare Lagerung im Zahnradträger 18 festgelegte Drehachse in Rotation versetzt.
Aufgrund der Verzahnung der beiden Zahnräder 15, 16 im Bereich 17 wird auch das radial innere erste Zahnrad 15 in Drehung versetzt, wobei sich die beiden Zahnräder 15, 1 6 in zueinander entgegengesetzte Richtungen drehen. Hierdurch erfolgt eine Drehrichtungsumkehr des zentralen ersten Sonnenrades 5, so dass sich dieses im Vergleich zum zweiten Sonnenrad 6 der zweiten Planetenstufe 3 in eine dazu entgegengesetzte Richtung zu rotieren vermag. Das zweite Sonnenrad 6 der zweiten Planetenstufe 3 steht mit dem in Umfangsrichtung der Getriebeeinheit feststehenden Planetenrad 1 1 der zweiten Planetenstufe 3 in Eingriff. Aufgrund der wie im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Kopplung mit der dritten Planetenstufe 4 dreht sich das dritte Hohlrad 10 und der dritte Planetenträger 13 in Umfangsrichtung der Getriebeeinheit 1 in entgegengesetzte Richtungen. Hierdurch erfolgt die gewünschte Summation des zuvor auf die erste und zweite Planetenstufe 2, 3 aufgeteilten Drehmomentes in der dritten Planetenstufe 4. Aufgrund der zueinander entgegengesetzten Rotation des ersten und zweiten Sonnenrades 5, 6 erfolgt eine Erhöhung des Drehmomentes des dritten Sonnenrades 7.
Alternativ kann gemäß dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Plusgetriebesatz 14 auch in der dritten Planetenstufe 4 ausgebildet sein. Hierbei ist die erste und zweite Planetenstufe 2, 3 im Wesentlichen als gewöhnliches Planetengetriebe ausgebildet. Die Antriebswelle 20 ist mit dem ersten Planetenträger 12 der ersten Planetenstufe 2 gekoppelt. Das erste Hohlrad 8 ist feststehend ausgebildet, so dass sich die Planetenräder 1 1 der ersten Planetenstufe 2 in dem au ßenliegenden, feststehenden ersten Hohlrad 8 derart abwälzen, dass das mit den Planetenrädern 1 1 in Eingriff stehende erste Sonnenrad 5 in Rotation versetzt wird, wobei die Rotationsrichtung des ersten Sonnenrades 5 der Rotationsrichtung der Antriebswelle 20 entspricht.
Der erste Planetenträger 1 2 ist dreh fest mit dem zweiten Hohlrad 9 der zweiten Planetenstufe 3 gekoppelt. Im Gegensatz zur ersten Planetenstufe 2 ist der zweite Planetenträger 24 der zweiten Planetenstufe 3 mit dem hier nicht dargestellten Gehäuse derart gekoppelt, dass der zweite Planetenträger 24 feststehend ausgebildet ist. Infolgedessen versetzt das au ßenliegende zweite Hohlrad 9 die Planetenräder 1 1 der zweiten Planetenstufe 3 derart in Rotation, dass das innenliegende zweite Sonnenrad 6 der zweiten Planetenstufe 3 in eine zum ersten Sonnenrad 5 entgegengesetzte Rotationsrichtung gedreht wird. Das erste Sonnenrad 5 der ersten Planetenstufe 2 ist mit dem dritten Hohlrad 1 0 der dritten Planetenstufe 4 drehfest gekoppelt. Das zweite Sonnenrad 6 der zweiten Planetenstufe 3 ist mit dem Zahnradträger 1 8 der dritten Planetenstufe 4 drehfest gekoppelt. Infolgedessen wird das dritte Hohlrad 1 0 und der Zahnradträger 1 8 der dritten Planetenstufe 4 in Umfangsrichtung der Getriebeeinheit 1 in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Infolgedessen werden die im Bereich 1 7 miteinander verzahnten Zahnräder 1 5, 1 6 in zueinander entgegengesetzte Rotation versetzt. Das radial innere erste Zahnrad 1 5 treibt hierbei das dritte Sonnenrad 7 derart an, dass die damit gekoppelte Abtriebswelle 23, die Antriebswelle 20 und das erste Sonnenrad 5 bzw. die Vollwelle 22 in dieselbe Richtung rotieren.
Der Gesamtträger 1 9 kann einteilig oder aber auch in einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mehrteilig ausgebildet sein. Bei letzterem Ausführungsbeispiel würde der Zahnradträger 1 8 und der erste Planetenträger 1 2 der ersten Planetenstufe 2 jeweils ein Teil des Gesamtträgers 1 9 ausbilden. In einem Verbindungsbereich ist der Zahnradträger 1 8 mit dem ersten Planetenträger 1 2 form-, kraft- und/oder stoffsschlüssig verbunden. Zur leichteren Montage sowie Demontage ist es vorteilhaft, wenn der Zahnradträger 1 8 mit dem ersten Planetenträger 1 2 mittels Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben, Bolzen und/oder Nieten, lösbar verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezuqszeichen
Getriebeeinheit
erste Planetenstufe
zweite Planetenstufe
dritte Planetenstufe
erstes Sonnenrad
zweites Sonnenrad
drittes Sonnenrad
erstes Hohlrad
zweites Hohlrad
drittes Hohlrad
Planetenrad
erster Planetenträger
dritter Planetenträger
Plusgetriebesatz
radial inneres erstes Zahnrad radial äußeres zweites Zahnrad
Bereich
Zahnradträgers
Gesamtträger
Antriebswelle
Hohlwelle
Vollwelle
Abtriebswelle
zweiter Planetenträger

Claims

Patentansprüche
1 . Getriebeeinheit (1 ), insbesondere für eine Windkraftanlage, mit einer antriebs- seitigen ersten Planetenstufe (2), einer zweiten Planetenstufe (3) und einer abtriebssei- tigen dritten Planetenstufe (4), die derart miteinander gekoppelt sind, dass ein antriebs- seitiges Drehmoment auf die erste und zweite Planetenstufe (2; 3) aufteilbar und in der dritten Planetenstufe (4) zusammenführbar ist, wobei die erste oder die zweite Planetenstufe (2; 3) mit einem Hohlrad (10) der dritten Planetenstufe (4) und die andere dieser beiden Planetenstufen (2; 3) mit zumindest einem Planetenrad (1 1 ) der dritten Planetenstufe (4) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Planetenstufen (2; 3; 4) im Bereich zwischen ihrem zentralen Sonnenrad (5; 6; 7) und ihrem radial außenliegenden Hohlrad (8; 9; 10) einen Plusgetriebesatz (14) aufweist, mittels dem die Drehrichtung des Sonnenrades (5; 6; 7) oder des Hohlrades (8; 9; 10) umkehrbar ist.
2. Getriebeeinheit nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Plusgetriebesatz (14) ein mit dem Sonnenrad (5; 6; 7) der Planetenstufe (2; 3; 4) einkämmendes radial inneres erstes Zahnrad (15) und ein mit dem Hohlrad (8; 9; 10) der Planetenstufe (2; 3; 4) einkämmendes radial äußeres zweites Zahnrad (1 6) aufweist, die derart miteinander gekoppelt sind, dass sie sich um ihre jeweilige Drehachse zueinander in entgegengesetzte Richtungen zu drehen vermögen.
3. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zahnräder (15; 1 6) zueinander in Radialrichtung der Getriebeeinheit (1 ) ausgerichtet und/oder miteinander verzahnt sind.
4. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zahnräder (15; 1 6) mittels eines Zahnradträgers (18) in Radialrichtung der Getriebeeinheit (1 ) gemeinsam gehalten sind.
5. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradträger (18), insbesondere in der zweiten oder dritten Planetenstufe (3; 4), um das Sonnenrad (6; 7) drehbar ausgebildet ist.
6. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradträger (18), insbesondere in der ersten Planetenstufe (2), feststehend ausgebildet ist.
7. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradträger (18), insbesondere in der ersten oder zweiten Planetenstufe (2; 3), mit einem Planetenträger (12; 24) einer benachbarten Planetenstufe (2; 3; 4) drehfest gekoppelt ist, so dass ein Gesamtträger (19) ausgebildet ist.
8. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtträger (19) antriebsseitig als Antriebswelle (20) ausgebildet ist oder mit einer Antriebswelle (20) drehfest gekoppelt ist.
9. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hohlräder (8; 9) der ersten und zweiten Planetenstufe (2; 3), insbesondere bei einem in der zweiten Planetenstufe (3) ausgebildeten Plusgetriebesatz (14), feststehend ausgebildet sind.
10. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (8; 9; 10) der ersten, zweiten und dritten Planetenstufe (2; 3; 4), insbesondere bei einem in der ersten Planetenstufe (2) ausgebildeten Plusgetriebesatz (14), drehbar ausgebildet sind.
1 1 . Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (6) der zweiten Planetenstufe (3) als Hohlwelle (21 ) ausgebildet ist, in die sich das als Vollwelle (22) ausgebildete Sonnenrad (5) der ersten Planetenstufe (2) zumindest teilweise erstreckt.
12. Getriebeeinheit nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Planetenstufe (4) mit den Sonnenrädern (5; 6) der beiden anderen Planetenstufen (2; 3) gekoppelt ist.
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