WO2018059927A1 - Windkraftgetriebe mit schwingungsdämpfer - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a transmission according to the preamble of claim 1 and the preamble of claim 3.
- DE 10 2007 021 213 A1 and DE 10 2009 01 1 084 A1 disclose means for damping torsional vibrations in wind power transmissions. These means have in common that they are rotatably arranged in the power flow of the transmission. In particular, it is possible to integrate the means into a shaft so that a first part of the shaft is connected by the means to a second part of the shaft. As a result, the oscillation properties of the shaft can be specifically influenced.
- the arrangement of the agent in the power flow increases the space requirement, especially in the axial direction. This is problematic because the requirement is placed on wind turbine gearboxes to build as compact as possible.
- the invention has for its object to make available a gear bypassing the known from the prior art solutions inherent disadvantages.
- the vibration characteristics of the transmission should be improved with little space requirement.
- the transmission according to the invention has at least one planetary stage.
- This comprises a rotatable planet carrier, a rotatably mounted sun gear, a ring gear and one or more rotatably mounted in the planet carrier planetary gears.
- Each planetary gear meshes with the ring gear and / or the sun gear.
- the planet carrier may be non-rotatably connected to an input shaft of the transmission.
- the sun gear is rotatably connected to a sun shaft, which drives either a further gear stage or as an output shaft the transmission is rotatably connected to an input shaft of a generator.
- Such a transmission is primarily suitable for use in a wind turbine.
- the ring gear In order to transmit a torque flow from the planetary carrier to the sun gear, the ring gear is usually fixed against rotation. According to the invention, however, the ring gear is rotatably mounted. In order to still be able to transmit a torque flow, an additional torque arm is needed. Therefore, a spring and / or damping element is provided as a torque arm.
- the spring and / or damping element couples the ring gear with a non-rotatable structure, such as a housing of the transmission.
- a rotation of the ring gear relative to the rotationally fixed structure is sprung and / or damped.
- the spring and / or damping element is clamped between the ring gear and the rotationally fixed structure such that a spring and / or damping force applied by the spring and / or damping element acts between the ring gear and the rotationally fixed structure.
- a rotation of the ring gear is accompanied by an actuation of the spring and / or damping element. The actuation in turn causes the spring and / or damping force applied by the spring and / or damping element.
- the spring and / or damping element therefore counteracts the rotation of the ring gear.
- the inventive idea is alternatively realized by a spring and / or damping element which rotates the ring gear rotates coupled to the non-rotatable structure and coupled by a spring and / or damping element which rotates the sun gear with the rotationally fixed structure.
- the spring and / or damping element may be a spring element, a damping element or a spring and damping element.
- the spring and / or damping element is designed to apply a spring force which acts between the ring gear and the rotationally fixed structure.
- a damping force acting between the ring gear and the rotationally fixed structure is applied by the spring and / or damping element when acting as a damping element is trained.
- the spring and / or damping element brings a spring force and a damping force between the ring gear and the rotationally fixed structure.
- the invention serves to reduce torsional vibrations in the transmission. Since the gears and shafts of the transmission are housed inside its housing, the space situation is outwardly, i. towards the case regularly more relaxed. The available space in the housing space can therefore be advantageous for the accommodation of the spring and / or
- the spring and / or damping element is designed as an active element whose properties are influenced by a control unit.
- the control unit is designed to influence a spring and / or damping characteristic of the spring and / or damping element. In this way, the effectiveness of the vibration reduction can be further improved.
- the idea according to the invention corresponds when an actuator is provided instead of the spring and / or damping element.
- This couples the ring gear with the rotationally fixed structure.
- the actuator is thus able to change a rotation angle between the sun gear and the rotationally fixed structure.
- targeted vibrations can be introduced into the transmission which, with respect to the vibrations to be eliminated, are provided as counter-vibrations, i. as vibrations of the same kind with opposite sign, act.
- FIG. 1 A preferred embodiment of the invention is shown in FIG. 1 in detail shows:
- Fig. 1 is a planetary stage.
- the illustrated in Fig. 1 planetary stage 101 has a rotatably mounted planet carrier 103, a rotatably mounted sun gear 105, a rotatably mounted ring gear 107 and rotatably mounted in the planet carrier 103 planetary gears 109.
- the planet gears 109 mesh with the ring gear 107 and the sun gear 105.
- the ring gear 107 is coupled via a damper 1 11 with a transmission housing 1 13.
- the damper 1 1 1 causes a spring and / or damping force.
- the ring gear 107 is not freely rotatable relative to the transmission housing 1 13, since the damper 1 1 1 is designed as a torque arm.
- a torque flux can be transmitted from the planet carrier 103 to the sun gear 105.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit mindestens einem drehbaren Planetenträger (103), mindestens einem drehbar gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (113) und mindestens einem Feder- und/oder Dämpfungselement (111). Das Hohlrad (107) ist drehbar gelagert; wobei das Hohlrad (107) über das Feder- und/oder Dämpfungselement (111) mit der Struktur (111) gekoppelt ist.
Description
Windkraftgetriebe mit Schwinqungsdämpfer
Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und dem Oberbegriff von Anspruch 3.
Aus den Druckschriften US 2005/0017512 A1 , US 2008/0067815 A1 ,
DE 10 2007 021 213 A1 und DE 10 2009 01 1 084 A1 sind Mittel zum Dämpfen von Drehschwingungen in Windkraftgetrieben bekannt. Diesen Mitteln ist gemein, dass sie drehbar im Kraftfluss des Getriebes angeordnet sind. Insbesondere ist es möglich, die Mittel in eine Welle zu integrieren, so dass ein erster Teil der Welle durch das Mittel mit einem zweiten Teil der Welle verbunden wird. Dadurch lassen sich gezielt die Schwingungseigenschaften der Welle beeinflussen.
Durch die Anordnung des Mittels im Kraftfluss vergrößert sich der Bauraumbedarf insbesondere in axialer Richtung. Dies ist problematisch, da an Windkraftgetriebe die Anforderung gestellt wird, möglichst kompakt zu bauen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile verfügbar zu machen. Insbesondere sollen die Schwingungseigenschaften des Getriebes bei geringem Bauraumbedarf verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe nach Anspruch 1 und ein Getriebe nach Anspruch 3. Eine bevorzugte Weiterbildung ist in Anspruch 2 enthalten.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist mindestens eine Planetenstufe auf. Diese umfasst einen drehbaren Planetenträger, ein drehbar gelagertes Sonnenrad, ein Hohlrad und ein oder mehrere drehbar in dem Planetenträger gelagerte Planetenräder. Jedes Planetenrad kämmt mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad. Auf diese Weise lässt sich ein Drehmomentfluss von dem Planetenträger zu dem Sonnenrad übertragen. Insbesondere kann der Planetenträger drehfest mit einer Eingangswelle des Getriebes verbunden sein. Das Sonnenrad ist drehfest mit einer Sonnenwelle verbunden, die entweder eine weitere Getriebestufe antreibt oder als Ausgangswelle
des Getriebes drehfest mit einer Eingangswelle eines Generators verbunden ist. Ein derartiges Getriebe eignet sich vornehmlich zur Verwendung in einer Windkraftanlage.
Um einen Drehmomentfluss von dem Planetenträger zu dem Sonnenrad übertragen zu können, ist das Hohlrad gewöhnlich drehfest fixiert. Erfindungsgemäß aber ist das Hohlrad drehbar gelagert. Um dennoch einen Drehmomentfluss übertragen zu können, wird eine zusätzliche Drehmomentstütze benötigt. Daher ist eine Feder- und/ oder Dämpfungselement als Drehmomentstütze vorgesehen.
Das Feder- und/oder Dämpfungselement koppelt das Hohlrad mit einer drehfesten Struktur, etwa mit einem Gehäuse des Getriebes. Durch das Feder- und/oder Dämpfungselement wird eine Drehung des Hohlrads gegenüber der drehfesten Struktur gefedert und/oder gedämpft. Das Feder- und/oder Dämpfungselement ist so zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur eingespannt, dass eine von dem Feder- und/oder Dämpfungselement aufgebrachte Feder- und/oder Dämpfungskraft zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur wirkt. Eine Drehung des Hohlrads geht mit einer Aktuierung des Feder -und/oder Dämpfungselement einher. Durch die Aktuierung wiederum wird die von dem Feder- und/oder Dämpfungselement aufgebrachte Feder - und/oder Dämpfungskraft hervorgerufen. Das Feder- und/oder Dämpfungselement wirkt daher der Drehung des Hohlrads entgegen.
Die erfinderische Idee wird alternativ verwirklicht durch ein Feder- und/oder Dämpfungselement, welches das Hohlrad drehest mit der drehfesten Struktur koppelt und durch ein Feder- und/oder Dämpfungselement, welches das Sonnenrad drehest mit der drehfesten Struktur koppelt.
Bei dem Feder- und/oder Dämpfungselement kann es sich um ein Federelement, ein Dämpfungselement oder ein Feder- und Dämpfungselement handeln. Als Federelement ist das Feder- und/oder Dämpfungselement ausgebildet, eine Federkraft aufzubringen, die zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur wirkt. Eine zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur wirkende Dämpfungskraft wird von dem Feder- und/oder Dämpfungselement aufgebracht, wenn es als Dämpfungselement
ausgebildet ist. Als Feder- und Dämpfungselement bringt das Feder- und/oder Dämpfungselement eine Federkraft und eine Dämpfungskraft zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur auf.
Die genannten Kräfte, insbesondere deren Beträge sind abhängig von einer Belastung des Feder- und/oder Dämpfungselements durch eine Drehung bzw. Drehschwingung des Hohlrads.
Die Erfindung dient der Verminderung von Drehschwingungen in dem Getriebe. Da die Zahnräder und Wellen des Getriebes im Inneren seines Gehäuses untergebracht sind, ist die Bauraumsituation nach außen hin, d.h. zum Gehäuse hin regelmäßig entspannter. Der im Bereich des Gehäuses zur Verfügung stehende Bauraum lässt sich daher vorteilhaft für die Unterbringung des Feder- und/oder
Dämpfungselements nutzen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Feder- und/oder Dämpfungselement als aktives Element ausgestaltet, dessen Eigenschaften von einem Steuergerät beein- flusst werden. So ist das Steuergerät ausgebildet, eine Feder- und/oder Dämpfungskennlinie des Feder- und/oder Dämpfungselements zu beeinflussen. Auf diese Weise lässt sich die Effektivität der Schwingungsreduktion weiter verbessern.
Der erfindungsgemäßen Idee entspricht es, wenn anstelle des Feder- und/oder Dämpfungselements ein Aktor vorgesehen ist. Dieser koppelt das Hohlrad mit der drehfesten Struktur. Der Aktor ist damit in der Lage, einen Drehwinkel zwischen dem Sonnenrad und der drehfesten Struktur zu verändern. Auf diese Weise können gezielt Schwingungen in das Getriebe eingeleitet werden, die bezüglich der zu eliminierenden Schwingungen als Gegenschwingungen, d.h. als Schwingungen gleicher Art mit umgekehrtem Vorzeichen, wirken.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 eine Planetenstufe.
Die in Fig. 1 dargestellte Planetenstufe 101 weist einen drehbar gelagerten Planetenträger 103, ein drehbar gelagertes Sonnenrad 105, ein drehbar gelagertes Hohlrad 107 und drehbar in dem Planetenträger 103 gelagerte Planetenräder 109 auf. Die Planetenräder 109 kämmen mit dem Hohlrad 107 und dem Sonnenrad 105.
Das Hohlrad 107 ist über einen Dämpfer 1 11 mit einem Getriebegehäuse 1 13 gekoppelt. In Reaktion auf ein von dem Hohlrad 107 aufgebrachtes Drehmoment bewirkt der Dämpfer 1 1 1 eine Feder- und/oder Dämpfungskraft. Insbesondere ist das Hohlrad 107 nicht frei gegenüber dem Getriebegehäuse 1 13 verdrehbar, da der Dämpfer 1 1 1 als Drehmomentstütze ausgebildet ist. Somit lässt sich trotz der drehbaren Lagerung des Hohlrads 107 ein Drehmomentfluss von dem Planetenträger 103 zu dem Sonnenrad 105 übertragen.
Bezuqszeichen
101 Planetenstufe
103 Planetenträger
105 Sonnenrad
107 Hohlrad
109 Planetenrad
1 1 1 Dämpfer
113 Getriebegehäuse
Claims
1. Getriebe mit mindestens einem drehbaren Planetenträger (103), mindestens einem drehbar gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (1 13) und mindestens einem Feder- und/oder Dämpfungselement (1 1 1 ); dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlrad (107) drehbar gelagert ist; wobei
das Hohlrad (107) über das Feder- und/oder Dämpfungselement (1 11 ) mit der Struktur (1 1 1 ) gekoppelt ist.
2. Getriebe nach Anspruch 1 ; gekennzeichnet durch
mindestens ein Steuergerät; wobei
das Steuergerät ausgebildet ist, eine Feder- und/oder Dämpfungskennlinie des Feder- und/oder Dämpfungselements (1 11 ) zu beeinflussen.
3. Getriebe mit mindestens einem drehbaren Planetenträger (103), mindestens einem drehbar gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (1 13) und mindestens einem Aktor; dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlrad (107) drehbar gelagert ist; wobei
das Hohlrad (107) über den Aktor mit der Struktur (1 1 1 ) gekoppelt ist.
4. Getriebe mit mindestens einem Planetenträger (103), mindestens einem drehbar gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem drehbar gelagerten Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (1 13) und mindestens einem Feder- und/oder Dämpfungselement (1 11 ); dadurch gekennzeichnet, dass
der Planetenträger (103) drehbar gelagert ist; wobei
der Planetenträger (103) über das Feder- und/oder Dämpfungselement (1 1 1 ) mit der Struktur (1 1 1 ) gekoppelt ist.
5. Getriebe mit mindestens einem drehbaren Planetenträger (103), mindestens einem gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem drehbar gelagerten Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (1 13) und mindestens einem Feder- und/oder Dämpfungselement (1 1 1 ); dadurch gekennzeichnet, dass
das Sonnenrad (105) drehbar gelagert ist; wobei
das Sonnenrad (105) über das Feder- und/oder Dämpfungselement (111) mit der Struktur (111 ) gekoppelt ist.
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Legal Events
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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