WO2024056204A1 - Gear wheel and planetary transmission comprising same - Google Patents

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WO2024056204A1
WO2024056204A1 PCT/EP2023/025361 EP2023025361W WO2024056204A1 WO 2024056204 A1 WO2024056204 A1 WO 2024056204A1 EP 2023025361 W EP2023025361 W EP 2023025361W WO 2024056204 A1 WO2024056204 A1 WO 2024056204A1
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sun gear
toothing
gear
transmission according
thrust washer
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PCT/EP2023/025361
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Rafael RODARTE
Ramon de Assis
Antonio Ventriglia VIEIRA
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Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F16H57/0486Gearings with gears having orbital motion with fixed gear ratio

Definitions

  • the invention relates to a gearbox, in particular a planetary gearbox, with a sun wheel and a wind turbine with a rotatably arranged nacelle.
  • a planetary gear has a sun gear meshing with planetary gears meshing with a ring gear.
  • a wind turbine is known from AT 512 436 A1.
  • the invention is therefore based on the object of efficiently operating a device driven by the planetary gear, in particular a wind turbine.
  • the object is achieved in the transmission according to the features specified in claim 1 and in the wind turbine according to the features specified in claim 15.
  • toothing of the sun gear has an interruption such that a first toothing region of the toothing is spaced from a second toothing region of the toothing in the axial direction, wherein a predetermined breaking point is arranged in the axial direction between the first toothing region and the second toothing region, in particular wherein the axial direction is aligned parallel to the axis of rotation of the sun gear.
  • the predetermined breaking point is designed as a narrowing, with the smallest outside diameter of the predetermined breaking point being smaller than the root diameter of the toothing.
  • the predetermined breaking point is formed as a rotating body section, the axis of rotational symmetry of which is aligned coaxially with the rotational axis of the sun gear, the curve generating the rotating body being a semicircle or a semi-ellipse.
  • the advantage here is that with a generating curve with a semicircle the production is very simple and with a generating curve with a semi-ellipse the predetermined breaking point can be made more well-defined than with a version with a semicircle. In any case, the predetermined breaking point is concave.
  • the axial position of that point of the predetermined breaking point which has the smallest outside diameter is preferably arranged axially centrally, so that the outside diameter increases in both axial directions starting from this point.
  • the rotating body is concavely shaped and/or the outer diameter of the rotating body section increases strictly monotonically with increasing axial distance to the narrowest point of the rotating body, i.e. to the axial position at which the rotating body has the smallest outer diameter.
  • the toothing is designed as a straight toothing.
  • the advantage here is that simple, cost-effective production is possible.
  • a shaft is connected to the sun gear in a rotationally fixed manner, in that the toothing is in engagement with an internal toothing of the shaft.
  • the sun gear also functions as a toothed coupling part.
  • the shaft has an internally toothed blind hole into which the teeth of the sun gear are partially inserted.
  • the sun gear has a collar on its side axially remote from the shaft, in particular a cylindrical section, the outer diameter of which is smaller than the root diameter of the toothing and larger than the smallest outer diameter of the predetermined breaking point, in particular with the collar being axially spaced is from the breaking point.
  • the teeth are spaced apart from the thrust washer and are therefore protected.
  • the end face of the first sun gear can be designed as a flat surface, so that the radially directed depressions incorporated into the thrust washer form channels through which oil that has passed axially through the thrust washer can be guided.
  • the first sun gear is a solid part, in particular the first sun gear is not a hollow part.
  • the advantage here is that no oil can flow through the first sun gear in the axial direction and thus a radial one Flowing out is forced. The oil therefore flows through the hollow second sun gear and then through the thrust washer, where it is then deflected in the radial direction and flows out. This not only improves lubrication, but also spreads lost heat, so that peak temperatures in the gearbox are reduced and heat dissipation to the environment is improved.
  • the material of the first sun gear is gap-free and/or radially within the smallest outer diameter of the predetermined breaking point continuously formed and/or evenly executed.
  • the semi-ellipse has a major semi-axis, in particular the main axis, which has at least twice the length of the minor semi-axis, in particular the minor axis.
  • the first sun gear is in engagement with planet gears which are in engagement with an internally toothed ring gear, the planet gears being rotatably mounted on a planet carrier which has an internally toothed bore into which the teeth of a second sun gear are partially inserted.
  • the advantage here is that a high gear ratio can be achieved in a small area of space.
  • the second sun gear has an axial, continuous, in particular centrally arranged recess. The advantage here is that material can be saved, the dynamics of the transmission are increased, the moment of inertia is reduced and the lubrication and cooling are improved as a result of the oil flowing through axially.
  • the first sun wheel is not hollow, but is designed as a solid part. This is the only way to achieve a well-defined breaking point.
  • oil cannot flow through the first sun gear and the heat dissipation must be effected by the oil surrounding the second toothing area and the oil flowing through the predetermined breaking point designed as a constriction.
  • the second sun gear is designed to be hollow.
  • the advantage here is that material can be saved, the dynamics of the transmission are increased, the moment of inertia is reduced and the lubrication and cooling are improved as a result of the oil flowing through axially.
  • the first sun wheel is not hollow, but is designed as a solid part. This is the only way to achieve a well-defined breaking point.
  • oil cannot flow through the first sun gear and the heat dissipation must be effected by the oil surrounding the second toothing area and the oil flowing through the predetermined breaking point designed as a constriction.
  • a thrust washer is accommodated in the first planet carrier, which axially limits the first sun gear, in particular the collar of the first sun gear.
  • the advantage here is that the thrust washer is made of a hardened material and thus the friction is reduced.
  • the radially directed channels are flowed through with oil, which is also conveyed by centrifugal force and forms a hydrodynamic cushion for the first sun gear. This means that the axial limitation is achieved with little effort and friction despite the different speeds.
  • the thrust washer is held non-positively in the first planet carrier, in particular by means of a snap ring.
  • the first planet carrier has an axially continuous stepped bore, wherein the thrust washer rests against a first stage of the stepped bore, in particular wherein a bearing of a first planet rests against a second stage of the stepped bore.
  • the thrust washer can be securely fastened.
  • the first sun gear rests against the thrust washer on the side of the thrust washer facing away from the first stage. This means that the thrust washer is pressed against the first stage and is therefore held securely.
  • the advantage here is that efficient operation can be achieved since the first sun gear is kept at a distance from the second sun gear, i.e. the central gear of the second planetary gear stage, by a thrust washer that has a greater hardness than the end face of the second sun gear.
  • the material of the thrust washer is therefore different in hardness compared to the material of the second sun gear, in particular which is made of the same material as the first sun gear.
  • the thrust washer is made of steel and treated with nitriding.
  • the advantage here is that simple production and low coefficients of friction can be achieved.
  • the thrust washer has a centrally arranged, axially continuous hole.
  • the advantage here is that lubricating oil passes through the hole, i.e. without the influence of centrifugal force. Because the radial distance disappears here, the centrifugal force also disappears.
  • one or more recesses are formed on the side of the thrust washer facing the first sun gear, each of which extends from the centrally arranged, axially continuous hole to the radially outer edge of the thrust washer, in particular in such a way that one of the thrust washer and the first Sun wheel limited channel is formed, in particular wherein the depressions and / or channels are regularly spaced from one another in the circumferential direction.
  • the advantage here is that lubricating oil passes through the hole and can then be conveyed radially. That way they're not on Planets arranged with vanishing radial distance can be easily lubricated, especially their needle bearings; because the planets are mounted using needle bearings that are pushed onto bolts on the planet carrier.
  • the channel cross section initially increases and then decreases as the radial distance increases.
  • the advantage here is that the channel cross-section, which increases up to a maximum value with increasing radial distance, creates a buffer volume that enables a constant outflow at an even larger radial distance even when filled with lubricating oil unsteadily, since the channel cross-section decreases again from the maximum value when the radial distance continues to increase. The channel then opens at this greatest radial distance towards the planets, especially towards their bearings.
  • the transmission has more than two planetary gear stages arranged in series.
  • the advantage is that a high gear ratio can be achieved.
  • wind turbine with a rotatably arranged nacelle, in which a generator is arranged, are that the wind turbine has a transmission driven by an electric motor according to one of the preceding claims, the output shaft of which is connected in a rotationally fixed manner to a pinion, which is connected to a ring gear is in engagement, in particular wherein the toothing of the pinion is in engagement with the external toothing of a gear ring, in particular wherein the rotational position of the gear ring is and/determines the rotational position of the nacelle, in particular wherein the gear is connected to the nacelle and the rotational position of the nacelle is in particular relative to the sprocket, can be controlled by the rotational position of the sprocket related to the gearbox.
  • a planetary gear according to the invention is shown in a sectional view in FIG.
  • a shaft 5 in particular the driving shaft of the planetary gear, is rotatably mounted via a bearing 2 accommodated in a housing part, in particular a bearing flange 9.
  • a shaft sealing ring 4 which is also accommodated in the bearing flange 2, seals against the shaft 5.
  • the bearing 2 is thus sealed with oil from the interior of the planetary gear.
  • the positioning flange has a hollow cylindrically shaped support section which projects into the interior of the planetary gear.
  • the bearing 2 and the shaft sealing ring 4 are spaced apart from one another in the axial direction, in particular in the direction of the axis of rotation of the shaft 5.
  • a channel 3 running radially through the hollow cylindrical support section enables oil to be filled on the outer circumference of the hollow cylindrical support section.
  • Another radially continuous channel 6 is arranged diametrically opposite the first channel 3 on the hollow cylindrical section. This means that overfilling with oil can be avoided.
  • the shaft 5 is connected to a first sun gear 1 in a rotationally fixed manner.
  • the first sun gear 1 has teeth that are interrupted in the axial direction, that is to say in the direction of the axis of rotation of the first sun gear 1.
  • the first sun gear 1 has a first toothing region 20 and a second toothing region 21 which is spaced apart from the first toothing region 20 in the axial direction.
  • Both toothing areas (20, 21) have the same number of teeth, modules and parameters of the involute toothing; only the tip circle diameter is different, since the first toothing area 20 has a smaller tip circle diameter than the second toothing area 21.
  • first toothing area has an insertion chamfer at its end area axially remote from the second toothing area 21, in particular beveled head areas.
  • the tip circle diameter of the first toothing area 20 therefore increases monotonically as the distance to the second toothing area 21 decreases.
  • the second toothing region 21 is in engagement with the toothing of first planets 7, which in turn are in engagement with an internally toothed first ring gear 8, which is non-rotatably connected to the bearing flange 9.
  • the first planets 7 are rotatably arranged on a first planet carrier 11, which drives further gear stages.
  • a second sun gear 12 with its running teeth is inserted into an internally toothed area of the first planet carrier 11 in the first planet carrier 11, the running teeth being manufactured uninterrupted.
  • the second sun gear 12 is thus connected to the first planet carrier 11 in a rotationally fixed manner.
  • a first thrust washer 10 is accommodated, the outer diameter of which is larger than the tip circle diameter of the second toothing region of the first sun gear 1.
  • the second sun gear 12 is in engagement with second planet gears 13, which in turn are in engagement with the internally toothed ring gear 8 or alternatively, in further exemplary embodiments according to the invention, with another ring gear.
  • the second planet gears 13 are rotatably mounted on a second planet carrier 16, which in turn is connected in a rotationally fixed manner to a third sun gear 15, in that its running teeth are in turn inserted into an internally toothed region of the second planet carrier 16.
  • the first sun gear 1 is not hollow, in particular, but as a solid part.
  • the second sun gear 12 is axially continuously hollow, in particular as a hollow part.
  • the clear inside diameter of the second sun gear 12 is in particular larger than the smallest outside diameter of the predetermined breaking point 30 of the first sun gear 1, which is designed as a narrowing.
  • the tip circle diameter of the second toothing region 21 is larger than the clear inside diameter of the hollow second sun gear 12.
  • the maximum transferable torque of the first sun gear 1 is therefore determined by the predetermined breaking point 30.
  • this maximum transferable torque is at least five or ten times smaller than the maximum torque that can be passed through the second sun gear 12.
  • a second thrust washer 14 is accommodated in the second planet carrier 16, which axially delimits the second sun gear 12.
  • the first thrust washer 10 limits the first sun gear 1 axially.
  • the first sun gear 1 has a collar 31 on its axial end region facing the first thrust washer 10, so that the axial end face of the first gear 1, which can abut the thrust washer 10, has an outer diameter that is smaller than the tip circle diameter of the second toothing region 21 of the first sun gear 1.
  • the predetermined breaking point 30 is designed as a constriction, the smallest outer diameter of which is smaller than the smallest root diameter of the first toothing area 20 and is also smaller than the smallest root diameter of the second toothing area 21. As can be seen in Figure 3, the predetermined breaking point 30 has a rounding which is semicircular in cross section. This enables simple production using a radius.
  • a rounding which has a semi-elliptical rounding instead of the semicircular rounding is particularly advantageous.
  • the rounding is designed as a rotating body section with a semi-ellipse-shaped rounded cross-section, a maximum transferable torque can be specified as precisely as possible and, in the event of a predetermined break, a vanishing or at least as minimal number of particles breaking off can be achieved in the event of an overload.
  • the first sun gear 1 is broken and the input shaft 5 can rotate freely relative to the output shaft of the transmission, but there are only a few metal particles in the oil-filled interior of the transmission, so that when the first sun gear 1 is repaired, i.e. replaced, there is only one Replacing the first sun gear 1 is sufficient to enable recommissioning.
  • the transmission according to the invention is preferably used in a yaw angle adjustment mechanism of a wind turbine, in particular in an arrangement for rotating the nacelle of the wind turbine.
  • an electric motor drives the input shaft 5 and the output shaft is therefore only rotated slowly, but a sufficiently high torque is generated for the yaw angle adjustment of the wind turbine.
  • the yaw angle adjustment requires a torque that exceeds a threshold value, for example because the yaw angle adjustment mechanism is blocked, the torque passed through the first sun gear 1 exceeds the threshold value and destroys the first sun gear 1 at the predetermined breaking point 30.
  • This means that further ones are particularly more expensive to produce Parts protected because after the destruction of the first sun gear 1, the output shaft of the transmission is arranged to rotate freely. This then aligns the nacelle according to the air resistance and the wind turbine can go out of operation.
  • the output shaft of the gearbox is connected in a rotationally fixed manner to a pinion, which is in mesh with a ring gear.
  • a pinion which is in mesh with a ring gear.
  • the outer diameter of the ring gear is at least five times larger than the outer diameter of the pinion, which is non-rotatably connected to the driving shaft.
  • the expensively manufactured ring gear is protected by destroying the first sun gear 1 arranged in a driving manner at the predetermined breaking point 30.
  • geared motors according to the invention are arranged in the wind turbine, all of which act on the same gear ring, in particular to rotate the nacelle.

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Abstract

The invention relates to a transmission, in particular a planetary transmission, comprising a sun gear and a wind turbine with a rotatably arranged nacelle, wherein the toothing of the sun gear has an interruption in such a way that a first toothing region of the toothing is spaced apart from a second toothing region of the toothing in the axial direction, wherein a defined break point is arranged between the first toothing region and the second toothing region in the axial direction.

Description

ZAHNRAD UND PLANETENGETRIEBE MIT DIESEM GEAR AND PLANETARY GEAR WITH THIS
Beschreibung: Description:
Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit Sonnenrad und Windkraftanlage mit einer drehbar angeordneten Gondel. The invention relates to a gearbox, in particular a planetary gearbox, with a sun wheel and a wind turbine with a rotatably arranged nacelle.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Planetengetriebe ein Sonnenrad aufweist, das mit Planetenrädern im Eingriff ist, die mit einem Hohlrad im Eingriff sind. It is well known that a planetary gear has a sun gear meshing with planetary gears meshing with a ring gear.
Aus der DE 10 2017 107 892 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Schließvorrichtung bekannt. From DE 10 2017 107 892 A1 a locking device is known as the closest prior art.
Aus der AT 512 436 A1 ist eine Windkraftanlage bekannt. A wind turbine is known from AT 512 436 A1.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vom Planetengetriebe angetriebene Vorrichtung, insbesondere Windkraftanlage, effizient zu betreiben. The invention is therefore based on the object of efficiently operating a device driven by the planetary gear, in particular a wind turbine.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Getriebe nach den in Anspruch 1 und bei der Windkraftanlage nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst. According to the invention, the object is achieved in the transmission according to the features specified in claim 1 and in the wind turbine according to the features specified in claim 15.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit Sonnenrad, insbesondere mit drehbar angeordnetem Sonnenrad, sind, dass die Verzahnung des Sonnenrads eine Unterbrechung derart aufweist, dass ein erster Verzahnungsbereich der Verzahnung von einem zweiten Verzahnungsbereich der Verzahnung in axialer Richtung beabstandet ist, wobei in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich und dem zweiten Verzahnungsbereich eine Sollbruchstelle angeordnet ist, insbesondere wobei die axiale Richtung parallel zur Drehachse des Sonnenrads ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Vorrichtung mit dem Getriebe effizient betreibbar ist. Denn im Überlastungsfall wird das erste Sonnenrad zerstört und somit der vom Getriebe angetriebene Teil der Vorrichtung vor Überlastung geschützt. Beispielsweise ist dies ein großer und daher sehr kostspieliger Zahnkranz. Zur Reparatur muss nur das erste Sonnenrad des Getriebes ersetzt werden, also das kleinste Sonnenrad des Getriebes. Die nachgeordneten Getriebestufen und der Zahnkranz sind dann weiterhin verwendbar. Insbesondere bei einer Windkraftanlage, bei welcher der Zahnkranz aufwendig installiert ist und somit nicht nur herstellungsbedingt, sondern auch montagebedingt hohe Kosten verursacht, ist die Reparatur oder das Ersetzen eines ersten Sonnenrads eines mehrstufigen Getriebes kostengünstig und sichert somit eine effiziente Betriebsweise der gesamten Anlage über deren Standzeit inklusive Reparaturen. Important features of the invention in the transmission, in particular planetary gear, with a sun gear, in particular with a rotatably arranged sun gear, are that the toothing of the sun gear has an interruption such that a first toothing region of the toothing is spaced from a second toothing region of the toothing in the axial direction, wherein a predetermined breaking point is arranged in the axial direction between the first toothing region and the second toothing region, in particular wherein the axial direction is aligned parallel to the axis of rotation of the sun gear. The advantage here is that the device can be operated efficiently with the gearbox. In the event of an overload, the first sun gear is destroyed and the part of the device driven by the gear is therefore protected from overload. For example, this is a large and therefore very expensive sprocket. For repairs, only the first sun gear of the transmission needs to be replaced, i.e. the smallest sun gear of the transmission. The downstream gear stages and the ring gear can then continue to be used. Particularly in the case of a wind turbine in which the ring gear is installed in a complex manner and therefore incurs high costs not only due to production but also due to assembly, the repair or replacement of a first sun gear of a multi-stage gearbox is cost-effective and thus ensures efficient operation of the entire system over its service life including repairs.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sollbruchstelle als Verengung ausgeführt, wobei der kleinste Außendurchmesser der Sollbruchstelle kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sollbruchstelle in einfacher Weise als Verengung herstellbar ist. In an advantageous embodiment, the predetermined breaking point is designed as a narrowing, with the smallest outside diameter of the predetermined breaking point being smaller than the root diameter of the toothing. The advantage here is that the predetermined breaking point can be easily produced as a constriction.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sollbruchstelle als Rotationskörperabschnitt ausgeformt, dessen Rotationssymmetrieachse koaxial zur Drehachse des Sonnenrads ausgerichtet ist, wobei die den Rotationskörper erzeugende Kurve ein Halbkreis oder eine Halbellipse ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei einer erzeugenden Kurve mit Halbkreis die Herstellung sehr einfach ist und bei einer erzeugenden Kurve mit Halbellipse die Sollbruchstelle wohldefinierter als bei Ausführung mit Halbkreis ausführbar ist. in jedem Fall ist die Sollbruchstelle aber konkav ausgeführt. Die axiale Position derjenigen Stelle der Sollbruchstelle, welche den kleinsten Außendurchmesser aufweist, ist vorzugsweise axial mittig angeordnet, sodass von dieser Stelle ausgehend in beiden axialen Richtungen der Außendurchmesser ansteigt. Bei Ausführung mit Halbellipse werden im Überlastungsfall gar keine oder nur wenige Bruchstücke erzeugt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Rotationskörper konkav geformt und/oder der Außendurchmesser des Rotationskörperabschnitts nimmt mit zunehmendem axialen Abstand zur engsten Stelle des Rotationskörpers, also zu derjenigen Axialposition, an welcher der Rotationskörper den kleinsten Außendurchmesser aufweist, streng monoton zu. Von Vorteil ist dabei, dass die Sollbruchstelle im Wesentlichen axial mittig bricht. In an advantageous embodiment, the predetermined breaking point is formed as a rotating body section, the axis of rotational symmetry of which is aligned coaxially with the rotational axis of the sun gear, the curve generating the rotating body being a semicircle or a semi-ellipse. The advantage here is that with a generating curve with a semicircle the production is very simple and with a generating curve with a semi-ellipse the predetermined breaking point can be made more well-defined than with a version with a semicircle. In any case, the predetermined breaking point is concave. The axial position of that point of the predetermined breaking point which has the smallest outside diameter is preferably arranged axially centrally, so that the outside diameter increases in both axial directions starting from this point. When designed with a semi-ellipse, no or only a few fragments are generated in the event of an overload. In an advantageous embodiment, the rotating body is concavely shaped and/or the outer diameter of the rotating body section increases strictly monotonically with increasing axial distance to the narrowest point of the rotating body, i.e. to the axial position at which the rotating body has the smallest outer diameter. The advantage here is that the predetermined breaking point breaks essentially axially in the middle.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verzahnung als Geradverzahnung ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache kostengünstige Herstellung ermöglicht wird. In an advantageous embodiment, the toothing is designed as a straight toothing. The advantage here is that simple, cost-effective production is possible.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Welle mit dem Sonnenrad drehfest verbunden, indem die Verzahnung im Eingriff ist mit einer Innenverzahnung der Welle. Von Vorteil ist dabei, dass das Sonnenrad gleichzeitig auch als Zahnkupplungsteil fungiert. Denn die Welle ist zwar drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden, jedoch ist ein Ausgleich bei nicht fluchtenden Drehachsen der Welle und des ersten Sonnenrads bewirkt. In an advantageous embodiment, a shaft is connected to the sun gear in a rotationally fixed manner, in that the toothing is in engagement with an internal toothing of the shaft. The advantage here is that the sun gear also functions as a toothed coupling part. Although the shaft is connected to the first sun gear in a rotationally fixed manner, compensation is achieved when the axes of rotation of the shaft and the first sun gear are not aligned.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Welle ein innenverzahntes Sackloch auf, in welches die Verzahnung des Sonnenrads teilweise eingesteckt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach herstellbare Verbindung vorgesehen ist. In an advantageous embodiment, the shaft has an internally toothed blind hole into which the teeth of the sun gear are partially inserted. The advantage here is that a connection that is easy to establish is provided.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Sonnenrad auf seiner von der Welle axial abgewandten Seite einen Bund auf, insbesondere also einen zylindrischen Abschnitt aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung und größer als der kleinste Außendurchmesser der Sollbruchstelle, insbesondere wobei der Bund axial beabstandet ist von der Sollbruchstelle. Von Vorteil ist dabei, dass die Verzahnung beabstandet ist von der anlaufscheibe und somit geschützt ist. Außerdem ist die Stirnseite des ersten Sonnenrades als ebene Fläche ausbildbar, sodass die in der anlaufscheibe eingearbeiteten radial gerichteten Vertiefungen Kanäle bilden, durch welche durch die Anlaufscheibe axial durchgetretenes Öl führbar ist. In an advantageous embodiment, the sun gear has a collar on its side axially remote from the shaft, in particular a cylindrical section, the outer diameter of which is smaller than the root diameter of the toothing and larger than the smallest outer diameter of the predetermined breaking point, in particular with the collar being axially spaced is from the breaking point. The advantage here is that the teeth are spaced apart from the thrust washer and are therefore protected. In addition, the end face of the first sun gear can be designed as a flat surface, so that the radially directed depressions incorporated into the thrust washer form channels through which oil that has passed axially through the thrust washer can be guided.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Sonnenrad ein Vollteil, insbesondere wobei das ersten Sonnenrad kein Hohlteil ist. Von Vorteil ist dabei, dass kein Öl das erste Sonnenrad in axialer Richtung durchströmen kann und somit ein radiales Herausströmen erzwungen wird. Somit durchströmt also das Öl das hohle zweite Sonnenrad und danach die Anlaufscheibe, wo es dann in die radiale Richtung umgelenkt wird und herausströmt. Dadurch ist nicht nur eine verbesserte Schmierung, sondern auch Aufspreizung von Verlustwärme erreichbar, sodass im Getriebe Spitzentemperaturen erniedrigt werden und die Entwärmung an die Umgebung verbessert wird. In an advantageous embodiment, the first sun gear is a solid part, in particular the first sun gear is not a hollow part. The advantage here is that no oil can flow through the first sun gear in the axial direction and thus a radial one Flowing out is forced. The oil therefore flows through the hollow second sun gear and then through the thrust washer, where it is then deflected in the radial direction and flows out. This not only improves lubrication, but also spreads lost heat, so that peak temperatures in the gearbox are reduced and heat dissipation to the environment is improved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem von der Sollbruchstelle in axialer Richtung überdeckten Bereich und/oder in dem in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich und dem zweiten Verzahnungsbereich angeordneten Bereich, radial innerhalb des kleinsten Außendurchmessers der Sollbruchstelle das Material des ersten Sonnenrads lückenfrei und/oder ununterbrochen ausgebildet und/oder gleichmäßig ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine wohldefinierte Stelle für die Überlastung zur Verfügung steht und dass durch entsprechende halbelliptische Ausführung die Anzahl der Bruchstücke verschwindend klein oder sogar Null beträgt. In an advantageous embodiment, in the area covered by the predetermined breaking point in the axial direction and/or in the area arranged in the axial direction between the first toothing area and the second toothing area, the material of the first sun gear is gap-free and/or radially within the smallest outer diameter of the predetermined breaking point continuously formed and/or evenly executed. The advantage here is that a well-defined point is available for the overload and that the number of fragments is negligible or even zero due to the appropriate semi-elliptical design.
Die Halbellipse weist hierfür eine große Halbachse, insbesondere also Hauptachse, auf, die mindestens die Doppelte Länge wie die kleine Halbachse, insbesondere also Nebenachse, hat. For this purpose, the semi-ellipse has a major semi-axis, in particular the main axis, which has at least twice the length of the minor semi-axis, in particular the minor axis.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind das erste Sonnenrad mit Planetenrädern im Eingriff ist, die mit einem innenverzahnten Hohlrad im Eingriff, wobei die Planetenräder drehbar gelagert an einem Planetenträger angeordnet sind, der eine innenverzahnte Bohrung aufweist, in welche die Verzahnung eines zweiten Sonnenrads teilweise eingesteckt ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Übersetzung auf einem kleinen Raumbereich realisierbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Sonnenrad eine axiale durchgehende, insbesondere mittig angeordnete Ausnehmung auf. Von Vorteil ist dabei, dass Material einsparbar ist, die Dynamik des Getriebes erhöht ist, das Trägheitsmoment vermindert ist und die Schmierung sowie Kühlung infolge des axial durchströmenden Öls verbessert ist. Allerdings ist im Gegensatz zum zweiten Sonnenrad das erste Sonnenrad nicht hohl, sondern als Vollteil ausgeführt. Denn nur auf diese Weise ist eine wohldefinierte Sollbruchstelle erhältlich. Somit ist aber das erste Sonnenrad nicht durchströmbar von Öl und die Entwärmung muss durch das den zweiten Verzahnungsbereich umgebende Öl sowie das durch die als Verengung ausgeführte Sollbruchstell strömende Öl bewirkt werden. In an advantageous embodiment, the first sun gear is in engagement with planet gears which are in engagement with an internally toothed ring gear, the planet gears being rotatably mounted on a planet carrier which has an internally toothed bore into which the teeth of a second sun gear are partially inserted. The advantage here is that a high gear ratio can be achieved in a small area of space. In an advantageous embodiment, the second sun gear has an axial, continuous, in particular centrally arranged recess. The advantage here is that material can be saved, the dynamics of the transmission are increased, the moment of inertia is reduced and the lubrication and cooling are improved as a result of the oil flowing through axially. However, in contrast to the second sun wheel, the first sun wheel is not hollow, but is designed as a solid part. This is the only way to achieve a well-defined breaking point. However, oil cannot flow through the first sun gear and the heat dissipation must be effected by the oil surrounding the second toothing area and the oil flowing through the predetermined breaking point designed as a constriction.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das zweite Sonnenrad hohl ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass Material einsparbar ist, die Dynamik des Getriebes erhöht ist, das Trägheitsmoment vermindert ist und die Schmierung sowie Kühlung infolge des axial durchströmenden Öls verbessert ist. Allerdings ist im Gegensatz zum zweiten Sonnenrad das erste Sonnenrad nicht hohl, sondern als Vollteil ausgeführt. Denn nur auf diese Weise ist eine wohldefinierte Sollbruchstelle erhältlich. Somit ist aber das erste Sonnenrad nicht durchströmbar von Öl und die Entwärmung muss durch das den zweiten Verzahnungsbereich umgebende Öl sowie das durch die als Verengung ausgeführte Sollbruchstell strömende Öl bewirkt werden. In an advantageous embodiment, the second sun gear is designed to be hollow. The advantage here is that material can be saved, the dynamics of the transmission are increased, the moment of inertia is reduced and the lubrication and cooling are improved as a result of the oil flowing through axially. However, in contrast to the second sun wheel, the first sun wheel is not hollow, but is designed as a solid part. This is the only way to achieve a well-defined breaking point. However, oil cannot flow through the first sun gear and the heat dissipation must be effected by the oil surrounding the second toothing area and the oil flowing through the predetermined breaking point designed as a constriction.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist im ersten Planetenträger eine Anlaufscheibe aufgenommen ist, welche das erste Sonnenrad, insbesondere den Bund des ersten Sonnenrads, axial begrenzt. Von Vorteil ist dabei, dass die Anlaufscheibe aus einem gehärteten Material gefertigt ist und somit die Reibung verringert ist. Außerdem sind die radial gerichteten Kanäle mit Öl durchströmt, das auch durch Zentrifugalkraft gefördert wird und ein hydrodynamisches Polster bildet für das erste Sonnenrad. Somit wird die axiale Begrenzung trotz der unterschiedlichen Drehzahlen mit wenig Aufwand und Reibung erreicht. In an advantageous embodiment, a thrust washer is accommodated in the first planet carrier, which axially limits the first sun gear, in particular the collar of the first sun gear. The advantage here is that the thrust washer is made of a hardened material and thus the friction is reduced. In addition, the radially directed channels are flowed through with oil, which is also conveyed by centrifugal force and forms a hydrodynamic cushion for the first sun gear. This means that the axial limitation is achieved with little effort and friction despite the different speeds.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anlaufscheibe kraftschlüssig im ersten Planetenträger gehalten, insbesondere mittels eines Sprengrings. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Befestigungsmethode anwendbar ist. In an advantageous embodiment, the thrust washer is held non-positively in the first planet carrier, in particular by means of a snap ring. The advantage is that a simple and cost-effective fastening method can be used.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erste Planetenträger eine axial durchgehende Stufenbohrung auf, wobei die Anlaufscheibe gegen eine erste Stufe der Stufenbohrung ansteht, insbesondere wobei ein Lager eines ersten Planeten gegen eine zweite Stufe der Stufenbohrung ansteht. Von Vorteil ist dabei, dass eine sichere Befestigung der Anlaufscheibe erreichbar ist. Außerdem steht das erste Sonnenrad auf der von der ersten Stufe abgewandten Seite der Anlaufscheibe an der Anlaufscheibe an. Somit wird die Anlaufscheibe gegen die erste Stufe gedrückt und ist somit sicher gehalten. Von Vorteil ist dabei, dass ein effizienter Betrieb erreichbar ist, da das erste Sonnenrad von dem zweiten Sonnenrad, also dem Zentralrad der zweiten Planetengetriebestufe, beabstandet gehalten wird durch eine Anlaufscheibe, die eine größere Härte aufweist als die Stirnseite des zweiten Sonnenrades. Das Material der Anlaufscheibe ist also unterschiedlich hart im Vergleich zum Material des zweiten Sonnenrades, insbesondere welches aus demselben Material wie das erste Sonnenrad ausgeführt ist. In an advantageous embodiment, the first planet carrier has an axially continuous stepped bore, wherein the thrust washer rests against a first stage of the stepped bore, in particular wherein a bearing of a first planet rests against a second stage of the stepped bore. The advantage here is that the thrust washer can be securely fastened. In addition, the first sun gear rests against the thrust washer on the side of the thrust washer facing away from the first stage. This means that the thrust washer is pressed against the first stage and is therefore held securely. The advantage here is that efficient operation can be achieved since the first sun gear is kept at a distance from the second sun gear, i.e. the central gear of the second planetary gear stage, by a thrust washer that has a greater hardness than the end face of the second sun gear. The material of the thrust washer is therefore different in hardness compared to the material of the second sun gear, in particular which is made of the same material as the first sun gear.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Anlaufscheibe aus Stahl gefertigt ist und nitrierbehandelt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung und niedrige Reibwerte erreichbar sind. In an advantageous embodiment, the thrust washer is made of steel and treated with nitriding. The advantage here is that simple production and low coefficients of friction can be achieved.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Anlaufscheibe ein mittig angeordnetes, axial durchgehendes Loch auf. Von Vorteil ist dabei, dass Schmieröl durch das Loch, also ohne Einwirkung von Zentrifugalkraft, hindurchtritt. Denn bei dem hier verschwindenden Radialabstand verschwindet auch die Zentrifugalkraft. In an advantageous embodiment, the thrust washer has a centrally arranged, axially continuous hole. The advantage here is that lubricating oil passes through the hole, i.e. without the influence of centrifugal force. Because the radial distance disappears here, the centrifugal force also disappears.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind an der dem ersten Sonnenrad zugewandten Seite der Anlaufscheibe eine oder mehrere Vertiefungen ausgebildet, welche sich jeweils vom mittig angeordneten, axial durchgehenden Loch zum radial äußeren Rand der Anlaufscheibe erstrecken, insbesondere so, dass jeweils ein von der Anlaufscheibe und dem ersten Sonnenrad begrenzter Kanal gebildet ist, insbesondere wobei die Vertiefungen und/oder Kanäle in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet sind. Von Vorteil ist dabei, dass Schmieröl durch das Loch hindurchtritt und dann radial förderbar ist. Auf diese Weise sind die auf nicht verschwindendem Radialabstand angeordneten Planeten in einfacher Weise schmierbar, insbesondere deren Nadellager; denn die Planeten sind mittels Nadellagern gelagert, die auf Bolzen des Planetenträgers aufgeschoben sind. In an advantageous embodiment, one or more recesses are formed on the side of the thrust washer facing the first sun gear, each of which extends from the centrally arranged, axially continuous hole to the radially outer edge of the thrust washer, in particular in such a way that one of the thrust washer and the first Sun wheel limited channel is formed, in particular wherein the depressions and / or channels are regularly spaced from one another in the circumferential direction. The advantage here is that lubricating oil passes through the hole and can then be conveyed radially. That way they're not on Planets arranged with vanishing radial distance can be easily lubricated, especially their needle bearings; because the planets are mounted using needle bearings that are pushed onto bolts on the planet carrier.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung nimmt der Kanalquerschnitt mit zunehmendem Radialabstand zunächst zu und danach ab. Von Vorteil ist dabei, dass durch den mit zunehmendem Radialabstand bis zu einem Maximalwert zunehmenden Kanalquerschnitt ein Puffervolumen geschaffen ist, das auch bei unstetigem Befüllen mit Schmieröl einen stetigen Ausfluss auf noch größerem Radialabstand ermöglicht, da der Kanalquerschnitt vom Maximalwert an wieder abnimmt, wenn der Radialabstand weiter zunimmt. Der Kanal mündet dann auf diesem größten Radialabstand zu den Planeten hin, insbesondere zu deren Lagern hin. In an advantageous embodiment, the channel cross section initially increases and then decreases as the radial distance increases. The advantage here is that the channel cross-section, which increases up to a maximum value with increasing radial distance, creates a buffer volume that enables a constant outflow at an even larger radial distance even when filled with lubricating oil unsteadily, since the channel cross-section decreases again from the maximum value when the radial distance continues to increase. The channel then opens at this greatest radial distance towards the planets, especially towards their bearings.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Getriebe mehr als zwei seriell angeordnete Planetengetriebestufen auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine hohe Übersetzung erreichbar ist. In an advantageous embodiment, the transmission has more than two planetary gear stages arranged in series. The advantage is that a high gear ratio can be achieved.
Wichtige Merkmale bei der Windkraftanlage mit einer drehbar angeordneten Gondel, in welcher ein Generator angeordnet ist, sind, dass die Windkraftanlage ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist, dessen abtreibende Welle drehfest mit einem Ritzel verbunden ist, welches mit einem Zahnkranz im Eingriff ist, insbesondere wobei die Verzahnung des Ritzels mit der Außenverzahnung eines Zahnkranzes im Eingriff ist, insbesondere wobei die Drehstellung des Zahnkranzes die Drehstellung der Gondel ist und/bestimmt, insbesondere wobei das Getriebe mit der Gondel verbunden ist und die Drehstellung der Gondel insbesondere relativ zum Zahnkranz, durch die auf das Getriebe bezogene Drehstellung des Zahnkranzes steuerbar ist. Important features of the wind turbine with a rotatably arranged nacelle, in which a generator is arranged, are that the wind turbine has a transmission driven by an electric motor according to one of the preceding claims, the output shaft of which is connected in a rotationally fixed manner to a pinion, which is connected to a ring gear is in engagement, in particular wherein the toothing of the pinion is in engagement with the external toothing of a gear ring, in particular wherein the rotational position of the gear ring is and/determines the rotational position of the nacelle, in particular wherein the gear is connected to the nacelle and the rotational position of the nacelle is in particular relative to the sprocket, can be controlled by the rotational position of the sprocket related to the gearbox.
Von Vorteil ist dabei, dass bei Überlastung das erste Sonnenrad zerstört wird. Somit ist der Zahnkranz geschützt und kann nicht durch Überlastung zerstört werden. Ein kostspieliger Austausch des Zahnkranzes ist somit vermeidbar. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. The advantage is that the first sun gear is destroyed if it is overloaded. This means the ring gear is protected and cannot be destroyed by overloading. A costly replacement of the sprocket can therefore be avoided. Further advantages result from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art, further sensible combination options of claims and/or individual claim features and/or features of the description and/or the figures arise, in particular from the task and/or the task posed by comparison with the prior art.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert: The invention will now be explained in more detail using schematic illustrations:
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe in Schnittansicht dargestellt. A planetary gear according to the invention is shown in a sectional view in FIG.
In der Figur 2 ist ein Sonnenrad 1 des Planetengetriebes in Schrägansicht dargestellt. In Figure 2, a sun gear 1 of the planetary gear is shown in an oblique view.
In der Figur 3 ist das Sonnenrad 1 in Schnittansicht dargestellt. In Figure 3, the sun gear 1 is shown in a sectional view.
Wie in den Figuren dargestellt, ist eine Welle 5, insbesondere eintreibende Welle des Planetengetriebes, über ein in einem Gehäuseteil, insbesondere Lagerflansch 9, aufgenommenes Lager 2 drehbar gelagert. As shown in the figures, a shaft 5, in particular the driving shaft of the planetary gear, is rotatably mounted via a bearing 2 accommodated in a housing part, in particular a bearing flange 9.
Ein ebenfalls im Lagerflansch 2 aufgenommener Wellendichtring 4 dichtet zur Welle 5 hin ab. A shaft sealing ring 4, which is also accommodated in the bearing flange 2, seals against the shaft 5.
Somit ist das Lager 2 mit Öl aus dem Innenraum des Planetengetriebes abgedichtet. The bearing 2 is thus sealed with oil from the interior of the planetary gear.
Zur Bereitstellung der Lageraufnahme für das Lager 2 und der Wellendichtringaufnahme für den Wellendichtring 4 weist der Lageflansch einen in den Innenraum des Planetengetriebes hineinragenden hohlzylindrisch geformten Tragabschnitt auf. To provide the bearing receptacle for the bearing 2 and the shaft seal receptacle for the shaft seal ring 4, the positioning flange has a hollow cylindrically shaped support section which projects into the interior of the planetary gear.
Das Lager 2 und der Wellendichtring 4 sind in axialer Richtung, insbesondere also in Richtung der Drehachse der Welle 5 voneinander beabstandet. The bearing 2 and the shaft sealing ring 4 are spaced apart from one another in the axial direction, in particular in the direction of the axis of rotation of the shaft 5.
Ein durch den hohlzylindrischen Tragabschnitt radial durchgehender Kanal 3 ermöglicht die Ölbefüllung am Außenumfang des hohlzylindrischen Tragabschnitts. Ein weiterer radial durchgehender Kanal 6 ist diametral dem ersten Kanal 3 gegenüber am hohlzylindrischen Abschnitt angeordnet. Somit ist ein Überfüllen mit Öl vermeidbar. A channel 3 running radially through the hollow cylindrical support section enables oil to be filled on the outer circumference of the hollow cylindrical support section. Another radially continuous channel 6 is arranged diametrically opposite the first channel 3 on the hollow cylindrical section. This means that overfilling with oil can be avoided.
Die Welle 5 ist drehfest mit einem ersten Sonnenrad 1 verbunden. Hierzu weist das erste Sonnenrad 1 eine in axialer Richtung, also in Richtung der Drehachse des ersten Sonnenrads 1 unterbrochene Verzahnung auf. Somit weist also das erste Sonnenrad 1 einen ersten Verzahnungsbereich 20 und einen in axialer Richtung vom ersten Verzahnungsbereich 20 beabstandeten, zweiten Verzahnungsbereich 21 auf. Beide Verzahnungsbereiche (20, 21) weisen dieselben Zähnezahlen, Module und Parameter der Evolventenverzahnung auf; nur der Kopfkreisdurchmesser ist verschieden, da der erste Verzahnungsbereich 20 einen kleineren Kopfkreisdurchmesser aufweist als der zweite Verzahnungsbereich 21. Außerdem weist der erste Verzahnungsbereich an seinem vom zweiten Verzahnungsbereich 21 axial abgewandten Endbereich eine Einführfase auf, insbesondere also abgeschrägte Kopfbereiche. Der Kopfkreisdurchmesser des ersten Verzahnungsbereichs 20 ist also mit zum zweiten Verzahnungsbereich 21 abnehmendem Abstand monoton steigend. The shaft 5 is connected to a first sun gear 1 in a rotationally fixed manner. For this purpose, the first sun gear 1 has teeth that are interrupted in the axial direction, that is to say in the direction of the axis of rotation of the first sun gear 1. Thus, the first sun gear 1 has a first toothing region 20 and a second toothing region 21 which is spaced apart from the first toothing region 20 in the axial direction. Both toothing areas (20, 21) have the same number of teeth, modules and parameters of the involute toothing; only the tip circle diameter is different, since the first toothing area 20 has a smaller tip circle diameter than the second toothing area 21. In addition, the first toothing area has an insertion chamfer at its end area axially remote from the second toothing area 21, in particular beveled head areas. The tip circle diameter of the first toothing area 20 therefore increases monotonically as the distance to the second toothing area 21 decreases.
Der zweite Verzahnungsbereich 21 ist mit der Verzahnung von ersten Planeten 7 im Eingriff, die wiederum mit einem innenverzahnten ersten Hohlrad 8 im Eingriff sind, welches drehfest verbunden ist mit dem Lagerflansch 9. Die ersten Planeten 7 sind drehbar an einem ersten Planetenträger 11 angeordnet, der weitere Getriebestufen antreibt. The second toothing region 21 is in engagement with the toothing of first planets 7, which in turn are in engagement with an internally toothed first ring gear 8, which is non-rotatably connected to the bearing flange 9. The first planets 7 are rotatably arranged on a first planet carrier 11, which drives further gear stages.
Hierzu ist in den ersten Planetenträger 11 ein zweites Sonnenrad 12 mit seiner Laufverzahnung in einen innenverzahnten Bereich des ersten Planetenträgers 11 eingesteckt, wobei die Laufverzahnung ununterbrochen gefertigt ist. Somit ist das zweite Sonnenrad 12 drehfest mit dem ersten Planetenträger 11 verbunden. For this purpose, a second sun gear 12 with its running teeth is inserted into an internally toothed area of the first planet carrier 11 in the first planet carrier 11, the running teeth being manufactured uninterrupted. The second sun gear 12 is thus connected to the first planet carrier 11 in a rotationally fixed manner.
An seiner dem ersten Sonnenrad 1 axial zugewandten Seite des ersten Planetenträgers 11 ist eine erste Anlaufscheibe 10 aufgenommen, deren Außendurchmesser größer als der Kopfkreisdurchmesser des zweiten Verzahnungsbereichs des ersten Sonnenrads 1 ist. On its side of the first planet carrier 11 that faces axially towards the first sun gear 1, a first thrust washer 10 is accommodated, the outer diameter of which is larger than the tip circle diameter of the second toothing region of the first sun gear 1.
Das zweite Sonnenrad 12 ist mit zweiten Planetenrädern13 im Eingriff, die wiederum mit dem innenverzahnten Hohlrad 8 im Eingriff sind oder alternativ bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen mit einem anderen Hohlrad. The second sun gear 12 is in engagement with second planet gears 13, which in turn are in engagement with the internally toothed ring gear 8 or alternatively, in further exemplary embodiments according to the invention, with another ring gear.
Die zweiten Planetenräder 13 sind drehbar gelagert an einem zweiten Planetenträger 16 aufgenommen, der wiederum mit einem dritten Sonnenrad 15 drehfest verbunden ist, indem dessen Laufverzahnung wiederum in einen innenverzahnten Bereich des zweiten Planetenträgers 16 eingesteckt ist. Das erste Sonnenrad 1 ist nicht hohl ausgeführt, insbesondere, sondern als Vollteil. The second planet gears 13 are rotatably mounted on a second planet carrier 16, which in turn is connected in a rotationally fixed manner to a third sun gear 15, in that its running teeth are in turn inserted into an internally toothed region of the second planet carrier 16. The first sun gear 1 is not hollow, in particular, but as a solid part.
Das zweite Sonnenrad 12 jedoch ist axial durchgehend hohl, insbesondere also als Hohlteil, ausgeführt. Der lichte Innendurchmesser des zweiten Sonnenrades 12 ist insbesondere größer als der kleinste Außendurchmesser der als Verengung ausgeführten Sollbruchstelle 30 des ersten Sonnenrades 1. The second sun gear 12, however, is axially continuously hollow, in particular as a hollow part. The clear inside diameter of the second sun gear 12 is in particular larger than the smallest outside diameter of the predetermined breaking point 30 of the first sun gear 1, which is designed as a narrowing.
Der Kopfkreisdurchmesser des zweiten Verzahnungsbereichs 21 ist größer als der lichte Innendurchmesser des hohlen zweiten Sonnenrads 12. The tip circle diameter of the second toothing region 21 is larger than the clear inside diameter of the hollow second sun gear 12.
Somit ist das maximal übertragbare Drehmoment des ersten Sonnenrads 1 durch die Sollbruchstelle 30 bestimmt. Insbesondere ist dieses maximal übertragbare Drehmoment mindestens fünfmal oder zehnmal kleiner als durch das zweite Sonnenrad 12 maximal durchleitbare Drehmoment. The maximum transferable torque of the first sun gear 1 is therefore determined by the predetermined breaking point 30. In particular, this maximum transferable torque is at least five or ten times smaller than the maximum torque that can be passed through the second sun gear 12.
Auf diese Weise ist somit sichergestellt, dass bei Überlastung des Getriebes zwar das erste Sonnenrad 1 zerstört wird - nicht aber andere Teile des Getriebes. In this way it is ensured that if the transmission is overloaded, the first sun gear 1 is destroyed - but not other parts of the transmission.
Im zweiten Planetenträger 16 ist eine zweite Anlaufscheibe 14 aufgenommen, welche das zweite Sonnenrad 12 axial begrenzt. A second thrust washer 14 is accommodated in the second planet carrier 16, which axially delimits the second sun gear 12.
Die erste Anlaufscheibe 10 begrenzt das erste Sonnenrad 1 axial. The first thrust washer 10 limits the first sun gear 1 axially.
Das erste Sonnenrad 1 weist an seinem der ersten Anlaufscheibe 10 zugewandten axialen Endbereich einen Bund 31 auf, so dass die axiale Stirnseite des ersten Zahnrades 1 , welche an die Anlaufscheibe 10 anlaufen kann, einen Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der Kopfkreisdurchmesser des zweiten Verzahnungsbereichs 21 des ersten Sonnenrades 1 ist. The first sun gear 1 has a collar 31 on its axial end region facing the first thrust washer 10, so that the axial end face of the first gear 1, which can abut the thrust washer 10, has an outer diameter that is smaller than the tip circle diameter of the second toothing region 21 of the first sun gear 1.
Die Sollbruchstelle 30 ist als Verengung ausgeführt, deren kleinster Außendurchmesser kleiner ist als der kleinste Fußkreisdurchmesser des ersten Verzahnungsbereichs 20 und ebenso kleiner ist als der kleinste Fußkreisdurchmesser des zweiten Verzahnungsbereichs 21. Wie in Figur 3 erkennbar weist die Sollbruchstelle30 eine Verrundung auf, die im Querschnitt halbkreisförmig ausgeführt ist. Somit ist eine einfache Herstellung mittels eines Radius ermöglicht. The predetermined breaking point 30 is designed as a constriction, the smallest outer diameter of which is smaller than the smallest root diameter of the first toothing area 20 and is also smaller than the smallest root diameter of the second toothing area 21. As can be seen in Figure 3, the predetermined breaking point 30 has a rounding which is semicircular in cross section. This enables simple production using a radius.
Besonders vorteilhaft ist aber eine Verrundung, welche statt der halbkreisförmigen Verrundung eine halbellipsenförmige Verrundung aufweist. Denn insbesondere bei der Ausführung der Verrundung als Rotationskörperabschnitt mit halbellipsenförmig verrundetem Querschnitt ist ein maximal übertragbares Drehmoment möglichst exakt vorgebbar und bei Sollbruch eine verschwindende oder zumindest möglichst minimale Anzahl von abbrechenden Partikeln im Überlastungsfall erreichbar. However, a rounding which has a semi-elliptical rounding instead of the semicircular rounding is particularly advantageous. Particularly when the rounding is designed as a rotating body section with a semi-ellipse-shaped rounded cross-section, a maximum transferable torque can be specified as precisely as possible and, in the event of a predetermined break, a vanishing or at least as minimal number of particles breaking off can be achieved in the event of an overload.
Auf diese Weise ist dann zwar das erste Sonnenrad 1 zerbrochen und die eintreibende Welle 5 gegenüber der abtreibenden Welle des Getriebes freidrehbar, aber im ölbefüllten Innenraum des Getriebes befinden sich nur wenige Metallpartikel, sodass bei der Reparatur, also Austausch, des ersten Sonnenrades 1 ein bloßes Ersetzen des ersten Sonnenrades 1 genügt, um eine Wiederinbetriebnahme zu ermöglichen. In this way, the first sun gear 1 is broken and the input shaft 5 can rotate freely relative to the output shaft of the transmission, but there are only a few metal particles in the oil-filled interior of the transmission, so that when the first sun gear 1 is repaired, i.e. replaced, there is only one Replacing the first sun gear 1 is sufficient to enable recommissioning.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Getriebe in einem Gierwinkelverstellmechanismus einer Windkraftanlage eingesetzt, insbesondere also in einer Anordnung zum Drehen der Gondel der Windkraftanlage. Ein Elektromotor treibt dazu die eintreibende Welle 5 an und die abtreibende Welle wird dadurch zwar nur langsam gedreht aber ein für die Gierwinkelverstellung der Windkraftanlage ausreichend hohes Drehmoment erzeugt. Wenn bei Betrieb die Gierwinkelverstellung ein Drehmoment erfordert, das einen Schwellwert überschreitet, weil beispielsweise eine Blockierung des Gierwinkelverstellmechanismus vorliegt, überschreitet das durch das erste Sonnenrad 1 durchgeleitete Drehmoment den Schwellwert und zerstört das erste Sonnenrad 1 an der Sollbruchstelle 30. Somit sind weitere insbesondere kostspieliger herzustellende Teile geschützt, da nach der Zerstörung des ersten Sonnenrads 1 die abtreibende Welle des Getriebes freidrehend angeordnet ist. Dadurch richtet sich dann die Gondel entsprechend dem Luftwiderstand aus und die Windkraftanlage kann außer Betrieb gehen. The transmission according to the invention is preferably used in a yaw angle adjustment mechanism of a wind turbine, in particular in an arrangement for rotating the nacelle of the wind turbine. For this purpose, an electric motor drives the input shaft 5 and the output shaft is therefore only rotated slowly, but a sufficiently high torque is generated for the yaw angle adjustment of the wind turbine. If, during operation, the yaw angle adjustment requires a torque that exceeds a threshold value, for example because the yaw angle adjustment mechanism is blocked, the torque passed through the first sun gear 1 exceeds the threshold value and destroys the first sun gear 1 at the predetermined breaking point 30. This means that further ones are particularly more expensive to produce Parts protected because after the destruction of the first sun gear 1, the output shaft of the transmission is arranged to rotate freely. This then aligns the nacelle according to the air resistance and the wind turbine can go out of operation.
Die abtreibende Welle des Getriebes ist drehfest mit einem Ritzel verbunden, welches im Eingriff ist mit einem Zahnkranz. Somit ist durch ansteuern des die eintreibende Welle 5 antreibenden Elektromotors der Drehwinkel des Zahnkranzes und somit der Gondel der Windkraftanlage einstellbar. Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Zahnkranzes mindestens fünfmal größer als der Außendurchmesser des auf der abtreibenden Welle drehfest verbundenen Ritzels. Im Überlastungsfall wird der kostspielig hergestellte Zahnkranz geschützt, indem das eintreibend angeordnete erste Sonnenrad 1 an der Sollbruchstelle 30 zerstört wird. The output shaft of the gearbox is connected in a rotationally fixed manner to a pinion, which is in mesh with a ring gear. Thus, by controlling the electric motor driving the driving shaft 5, the angle of rotation of the ring gear and thus the nacelle of the wind turbine can be adjusted. Preferably, the outer diameter of the ring gear is at least five times larger than the outer diameter of the pinion, which is non-rotatably connected to the driving shaft. In the event of an overload, the expensively manufactured ring gear is protected by destroying the first sun gear 1 arranged in a driving manner at the predetermined breaking point 30.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden mehrere erfindungsgemäße Getriebemotoren in der Windkraftanlage angeordnet, die alle auf den selben Zahnkranz einwirken, insbesondere zur Drehung der Gondel. In further exemplary embodiments according to the invention, several geared motors according to the invention are arranged in the wind turbine, all of which act on the same gear ring, in particular to rotate the nacelle.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Sonnenrad 1 sun gear
2 Lager 2 warehouses
3 Kanal 3 channel
4 Wellendichtring 4 shaft seal
5 Welle 5 wave
6 Kanal 6 channel
7 Planetenrad 7 planetary gear
8 Hohlrad 8 ring gear
9 Lagerflansch 9 bearing flange
10 Anlaufscheibe 10 thrust washer
11 Planetenträger 11 planet carriers
12 zweites Sonnenrad 12 second sun gear
13 zweites Planetenrad 13 second planetary gear
14 zweite Anlaufscheibe 14 second thrust washer
15 drittes Sonnenrad 15 third sun wheel
20 erster Verzahnungsbereich20 first gear area
21 zweiter Verzahnungsbereich21 second gear area
30 Sollbruchstelle 30 breaking point
31 Bund 31 frets

Claims

Patentansprüche: Patent claims:
1. Getriebe, insbesondere Planetengetriebe, mit einem ersten Sonnenrad (1), insbesondere mit einem ersten drehbar angeordneten Sonnenrad (1), wobei die Verzahnung des ersten Sonnenrads (1) eine Unterbrechung derart aufweist, dass ein erster Verzahnungsbereich (20) der Verzahnung von einem zweiten Verzahnungsbereich (21) der Verzahnung in axialer Richtung beabstandet ist, wobei in dem in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich (20) und dem zweiten Verzahnungsbereich (21) angeordneten Bereich der kleinste Außendurchmesser des ersten Sonnenrads (1) kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung ist, insbesondere wobei die Verzahnung als Geradverzahnung ausgeführt ist, insbesondere wobei die axiale Richtung parallel zur Drehachse des ersten Sonnenrads (1) ausgerichtet ist. 1. Transmission, in particular planetary gear, with a first sun gear (1), in particular with a first rotatably arranged sun gear (1), the toothing of the first sun gear (1) having an interruption such that a first toothing region (20) of the toothing of a second toothing region (21) of the toothing is spaced apart in the axial direction, wherein in the region arranged in the axial direction between the first toothing region (20) and the second toothing region (21), the smallest outside diameter of the first sun gear (1) is smaller than the root diameter of the Gearing is, in particular wherein the gearing is designed as straight gearing, in particular wherein the axial direction is aligned parallel to the axis of rotation of the first sun gear (1).
2. Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (30) als Verengung ausgeführt ist, wobei der kleinste Außendurchmesser der Sollbruchstelle (30) kleiner als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung ist. 2. Transmission according to claim 1, characterized in that the predetermined breaking point (30) is designed as a narrowing, the smallest outer diameter of the predetermined breaking point (30) being smaller than the root diameter of the toothing.
3. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (30) als Abschnitt eines Rotationskörpers ausgeformt ist, dessen Rotationssymmetrieachse koaxial zur Drehachse des ersten Sonnenrads (1) ausgerichtet ist, wobei die den Rotationskörper erzeugende Kurve ein Halbkreis oder eine Halbellipse ist. 3. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined breaking point (30) is formed as a section of a rotating body, the axis of rotational symmetry of which is aligned coaxially with the axis of rotation of the first sun gear (1), the curve generating the rotating body being a semicircle or a semi-ellipse is.
4. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotationskörper konkav geformt ist und/oder der Außendurchmesser des Rotationskörperabschnitts mit zunehmendem axialen Abstand zur engsten Stelle des Rotationskörpers, also zu derjenigen Axialposition, an welcher der Rotationskörper den kleinsten Außendurchmesser aufweist, streng monoton zunimmt. 4. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary body is concavely shaped and / or the outer diameter of the rotary body section with increasing axial distance to the narrowest point of the rotary body, i.e. to the axial position at which the rotary body has the smallest outside diameter, strictly increases monotonically.
5. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung als Geradverzahnung ausgeführt ist. 5. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the teeth are designed as straight teeth.
6. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle (5) mit dem ersten Sonnenrad (1) drehtest verbunden ist, indem die Verzahnung im Eingriff ist mit einer Innenverzahnung der Welle (5) und/oder dass die Welle (5) ein innenverzahntes Sackloch aufweist, in welches die Verzahnung des ersten Sonnenrads (1) teilweise eingesteckt ist. 6. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that a shaft (5) is rotatably connected to the first sun gear (1) in that the toothing is in engagement with an internal toothing of the shaft (5) and / or that the shaft ( 5) has an internally toothed blind hole into which the teeth of the first sun gear (1) are partially inserted.
7. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (1) auf seiner von der Welle (5) axial abgewandten Seite einen Bund (31) aufweist, also einen zylindrischen Abschnitt aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Fußkreisdurchmesser der Verzahnung und größer als der kleinste Außendurchmesser der Sollbruchstelle (30), insbesondere wobei der Bund (31) axial beabstandet ist von der Sollbruchstelle (30). 7. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first sun gear (1) has a collar (31) on its side axially remote from the shaft (5), i.e. has a cylindrical section, the outer diameter of which is smaller than the root diameter the toothing and larger than the smallest outside diameter of the predetermined breaking point (30), in particular where the collar (31) is axially spaced from the predetermined breaking point (30).
8. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (1) ein Vollteil ist, insbesondere wobei das erste Sonnenrad (1) kein Hohlteil ist. 8. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first sun gear (1) is a solid part, in particular wherein the first sun gear (1) is not a hollow part.
9. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem von der Sollbruchstelle (30) in axialer Richtung überdeckten Bereich und/oder in dem in axialer Richtung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich (20) und dem zweiten Verzahnungsbereich (21) angeordneten Bereich, radial innerhalb des kleinsten Außendurchmessers der Sollbruchstelle (30) das Material des ersten Sonnenrads (1) lückenfrei und/oder ununterbrochen ausgebildet und/oder gleichmäßig ausgeführt ist. 9. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that in the area covered by the predetermined breaking point (30) in the axial direction and / or in the area arranged in the axial direction between the first toothing area (20) and the second toothing area (21). , radially within the smallest outer diameter of the predetermined breaking point (30), the material of the first sun gear (1) is formed without gaps and/or uninterrupted and/or is made uniform.
10. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad (1) mit Planetenrädern im Eingriff ist, die mit einem innenverzahnten Hohlrad (8) im Eingriff sind, wobei die Planetenräder drehbar gelagert an einem Planetenträger (11) angeordnet sind, der eine innenverzahnte Bohrung aufweist, in welche die Verzahnung eines zweiten Sonnenrads (12) teilweise eingesteckt ist. 10. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first sun gear (1) is in engagement with planet gears which are in engagement with an internally toothed ring gear (8), the planet gears being rotatably mounted on a planet carrier (11). , which has an internally toothed bore into which the teeth of a second sun gear (12) are partially inserted.
11. Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (12) eine axiale durchgehende, insbesondere mittig angeordnete11. Transmission according to claim 10, characterized in that the second sun gear (12) has an axial, continuous, in particular centrally arranged
Ausnehmung aufweist und/oder dass das zweite Sonnenrad (12) hohl ausgeführt ist. Has recess and / or that the second sun gear (12) is hollow.
12. Getriebe nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Planetenträger (11) eine Anlaufscheibe (10) aufgenommen ist, welche das erste Sonnenrad, insbesondere den Bund (31) des ersten Sonnenrads (1) axial begrenzt. 12. Transmission according to claim 10 or 11, characterized in that a thrust washer (10) is accommodated in the first planet carrier (11), which axially limits the first sun gear, in particular the collar (31) of the first sun gear (1).
13. Getriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheibe (10) axial zwischen dem ersten Sonnenrad (1) und dem zweiten Sonnenrad (12) angeordnet ist, insbesondere 13. Transmission according to claim 12, characterized in that the thrust washer (10) is arranged axially between the first sun gear (1) and the second sun gear (12), in particular
- wobei die Anlaufscheibe (10) ein axial durchgehendes, insbesondere mittig angeordnetes, Loch aufweist und/oder wobei die Anlaufscheibe (10) aus Stahl gefertigt ist und nitrierbehandelt ist und/oder wobei an der dem ersten Sonnenrad (1) zugewandten Seite der Anlaufscheibe (10) eine oder mehrere Vertiefungen ausgebildet sind, welche sich jeweils vom mittig angeordneten, axial durchgehenden Loch zum radial äußeren Rand der Anlaufscheibe (10) erstrecken, insbesondere so, dass jeweils ein von der Anlaufscheibe (10) und dem ersten Sonnenrad (1), insbesondere dem Bund (31), begrenzter Kanal (3, 6) gebildet ist, insbesondere wobei die Vertiefungen und/oder Kanäle in Umfangsrichtung voneinander regelmäßig beabstandet sind, insbesondere wobei der Kanalquerschnitt mit zunehmendem Radialabstand zunächst zunimmt und danach abnimmt, insbesondere wobei das Loch in die Vertiefung und/oder in den Kanal (3, 6) mündet, insbesondere so dass durch das Loch eingetretenes Schmieröl durch den Kanal (3, 6) nach radial außen gefördert wird. - wherein the thrust washer (10) has an axially continuous, in particular centrally arranged, hole and/or wherein the thrust washer (10) is made of steel and is nitrided and/or wherein on the side of the thrust washer facing the first sun gear (1) ( 10) one or more recesses are formed, each of which extends from the centrally arranged, axially continuous hole to the radially outer edge of the thrust washer (10), in particular in such a way that one of the thrust washer (10) and the first sun gear (1), in particular the collar (31), a limited channel (3, 6) is formed, in particular wherein the depressions and / or channels are regularly spaced from one another in the circumferential direction, in particular wherein the channel cross section initially increases and then decreases with increasing radial distance, in particular wherein the hole in the recess and/or opens into the channel (3, 6), in particular so that lubricating oil that has entered through the hole is conveyed radially outwards through the channel (3, 6).
14. Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe mehr als zwei seriell angeordnete Planetengetriebestufen aufweist. 14. Transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission has more than two serially arranged planetary gear stages.
15. Windkraftanlage mit einer drehbar angeordneten Gondel, in welcher ein Generator angeordnet ist, wobei die Windkraftanlage ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist, dessen abtreibende Welle drehfest mit einem Ritzel verbunden ist, welches mit einem Zahnkranz im Eingriff ist, insbesondere wobei die Verzahnung des Ritzels mit der Außenverzahnung eines Zahnkranzes im Eingriff ist, insbesondere wobei die Drehstellung des Zahnkranzes die Drehstellung der Gondel ist und/bestimmt, insbesondere wobei das Getriebe mit der Gondel verbunden ist und die Drehstellung der Gondel insbesondere relativ zum Zahnkranz, durch die auf das Getriebe bezogene Drehstellung des Zahnkranzes steuerbar ist. 15. Wind turbine with a rotatably arranged nacelle in which a generator is arranged, the wind turbine having a transmission driven by an electric motor according to one of the preceding claims, the output shaft of which is connected in a rotationally fixed manner to a pinion which is in engagement with a ring gear, in particular, wherein the toothing of the pinion is in engagement with the external toothing of a gear rim, in particular wherein the rotational position of the gear rim is and/determines the rotational position of the gondola, in particular wherein the gear is connected to the gondola and the rotational position of the gondola in particular relative to the gear rim the rotational position of the ring gear related to the gearbox can be controlled.
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