DE102009037005A1

DE102009037005A1 - Planetengetriebe für Windenergieanlagen

Info

Publication number: DE102009037005A1
Application number: DE102009037005A
Authority: DE
Inventors: Themistoklis Gioftsoglou
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2011-02-17
Also published as: CN201786999U

Abstract

Offenbart ist ein Planetengetriebe für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage. Diese hat eine Antriebs- und eine Abtriebswelle, über die mehrere Planetenstufen in Wirkverbindung stehen. Einer Planetenstufe sind mehrere Planetenräder zugeordnet, die zwischen einem fixierten Hohlrad und einem von der Antriebswelle angetriebenen Sonnenrad angeordnet sind. Die Planetenräder sind jeweils auf einem Lagerzapfen eines auf der Abtriebswelle oder auf einem Sonnenrad fixierten Planetenradträgers gelagert. Die Lagerzapfen sind dabei einstückig mit dem Planetenradträger ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe, insbesondere für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Azimutantriebe werden für eine Windnachführung einer Gondel und Pitchantriebe werden zur Verstellung von Rotorblättern der Windenergieanlage eingesetzt.
In dem Merkblatt RD 76111 der Anmelderin sind derartige Planetengetriebe offenbart. Dieses hat eine von einem Elektromotor angetriebene Antriebswelle und eine mit einem Abtriebsritzel verbundene Abtriebswelle. Die An- und Abtriebswellen stehen über mehrere Planetenstufen in Wirkverbindung, wobei jede Planetenstufe mehrere Planetenräder aufweist. Diese sind zwischen einem feststehenden Gehäuse, das als Hohlrad dient, und jeweils einem Sonnenrad angeordnet. Die Lagerung der Planetenräder erfolgt über Wälzlager, die an einem Lagerzapfen fixiert sind, wobei ein jeweiliger Lagerzapfen in einen Planetenradträger eingeschraubt oder eingepresst ist.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass durch die hohen in einer Windenergieanlage auftretenden wechselnden Belastungen die Lagerzapfen für die Lagerung der Planetenräder vom Planetenradträger ausgeschlagen werden können. Dies führt dann im Normalfall zum Ausfall des Planetengetriebes.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe zu schaffen, das eine hohe Robustheit aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Erfindungsgemäß hat ein Planetengetriebe, insbesondere für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage, eine Antriebs- und eine Abtriebswelle. Diese stehen über zumindest eine Planetenstufe miteinander in Wirkverbindung. Die Planetenstufe weist eine Mehrzahl von Planetenrädern auf, die zwischen einem fixierten Hohlrad und einem von der Antriebswelle angetriebenen Sonnenrad angeordnet sind. Gelagert sind die Planetenräder jeweils auf einem Lagerzapfen eines auf der Abtriebswelle mechanisch fixierten Planetenradträgers. Vorteilhafterweise sind die Lagerzapfen einstückig mit dem Planetenradträger ausgebildet.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass ein Lösen der Lagerzapfen, wie im eingangs erläuterten Stand der Technik, durch die einstückige Ausbildung mit dem Planetenradträger in jedem Fall vermieden ist, wodurch ein derartiges Planetengetriebe eine höhere Lebensdauer und eine höhere Robustheit aufweist. Des Weiteren ist ein derartiger Lagerzapfen zusammen mit dem Planetenradträger äußerst kostengünstig herstellbar, da diese aus einem Werkstück geschmiedet werden können und weitere Zusatzbauteile nicht benötigt werden.
Mit Vorteil sind bei mehreren Planetenstufen alle weiteren Planetenradträger jeweils am Sonnenrad der jeweiligen im Kraftfluss abwärts liegenden, benachbarten Planetenstufe mechanisch fixiert.
Das eine oder die mehreren Sonnenräder können mit geringem vorrichtungstechnischem Aufwand über ihre Stirnflächen zwischen der An- und Abtriebswelle gleitend gelagert sein.
Zur Gewichtsreduzierung ist ein jeweiliges Sonnenrad im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet.
Bevorzugter Weise sind die Abtriebswelle und die Sonnenräder von dem zugeordneten Planetenradträger formschlüssig umgriffen und mit diesem verbunden. Die Verbindung erfolgt vorzugsweise durch eine Kerbzahnverbindung.
Zur Minimierung der Reibung sind die Planetenräder jeweils über ein am jeweiligen Lagerzapfen fixierten Wälzlager gelagert.
Um eine hohe Getriebeübersetzung zu erreichen, die besonders feinfühlige Drehbewegungen einer Gondel einer Windenergieanlage ermöglicht, sind vier Planetenstufen bei dem Planetengetriebe vorgesehen.
Die Planetenradträger und die dazugehörigen Lagerzapfen sind kostengünstig über Gesenkschmieden herstellbar.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer einzigen schematischen Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in einer Längsschnittansicht ein Planetengetriebe.
Die einzige Figur zeigt ein Planetengetriebe 1 für eine Windenergieanlage. Dieses wird beispielsweise für einen Pitch- oder Azimutantrieb eingesetzt. Bei einem Azimutantrieb dient es zur Windnachführung einer Gondel einer Windenergieanlage. Bei einem Pitchantrieb wird es zur Verstellung von Rotorblättern der Windenergieanlage verwendet.
Das Planetengetriebe 1 hat eine Antriebswelle 2 und eine Abtriebswelle 4, die über vier Planetenstufen 6 in Wirkverbindung stehen, wobei diese Bauteile in einem mehrteiligen Gehäuse aufgenommen sind. In einem in der Figur linken Gehäuseteil 8 ist die Abtriebswelle 4 über zwei Wälzlager 10, 12 drehbar gelagert. Ein in der Figur rechtes Gehäuseteil ist mit dem linken Gehäuseteil 8 über eine Schraubverbindung verbunden und dient als Hohlrad 14 mit einer Innenverzahnung 16 für die Planetenstufen 6. Ein drittes, in der Figur nicht dargestelltes, Gehäuseteil ist über Schraubverbindungen 18 mit dem Hohlrad 14 verbunden und dient zum einen zur Lagerung der Antriebswelle 2 und zum anderen zum Anschluss eines die Antriebswelle 2 antreibenden Elektromotors.
Eine jeweilige Planetenstufe 6 weist mehrere Planetenräder 20, 22, 24, 26 (in der Figur von rechts nach links) auf, wobei in der Figur je Planetenstufe 6 jeweils eines im Querschnitt dargestellt ist. Ein jeweiliges Planetenrad 20, 22, 24 und 26 ist jeweils über ein Wälzlager auf einem Lagerzapfen 28, 30, 32 bzw. 34 drehbar gelagert. Die Lagerzapfen 28, 30, 32 und 34 sind jeweils einstückig mit einem Planetenradträger 36, 38, 40 bzw. 42 ausgebildet.
Als Sonnenrad für die in der Figur rechten Planetenräder 20 dient die Antriebswelle 2. Für die Planetenräder 22, 24 und 26 sind etwa hohlzylindrische Sonnenräder 44, 46 bzw. 48 vorgesehen, wobei diese über Ringstirnflächen gleitend aneinander liegen und das in der Figur rechte Sonnenrad 44 sich mit einer ringförmigen Stirnfläche an einer Stirnfläche der Antriebswelle 2 und das in der Figur linke Sonnenrad 48 sich mit einer ringförmigen Stirnfläche an einer Stirnfläche der Abtriebswelle 4 abstützt.
Die Sonnenräder 44, 46, 48 haben zum Einen jeweils an einem in der Figur linken Abschnitt eine Verzahnung 50, die im Kämmeingriff mit dem zugeordneten Planetenrad 30, 32, 34 steht, und zum Anderen eine jeweils an einem in der Figur rechten Abschnitt ausgebildete Kerbverzahnung 52, die zur formschlüssigen Verbindung der die Sonnenräder 44, 46 und 48 umgreifenden Planetenradträger 36, 38 bzw. 40 dient. Somit sind die Planetenradträger 36, 38 bzw. 40 jeweils an dem Sonnenrad 44, 46 bzw. 48 der jeweiligen im Kraftfluss abwärts liegenden, benachbarten Planetenstufe mechanisch fixiert. Der in der Figur linke Planetenradträger 42 ist über eine Kerbzahnverbindung 54 mit der Abtriebswelle 4 verbunden.
In axialer Richtung sind die Planetenradträger 36, 38 und 40 jeweils über einen Sprengring an dem zugeordneten Sonnenrad 44, 46 bzw. 48 gehaltert. Der Planetenradträger 42 ist ebenfalls in Axialrichtung über einen Sprengring an der Abtriebswelle 4 fixiert.
Die Durchmesser der Antriebswelle 2 und der Sonnenräder 44, 46 und 48 sind in der Figur im Kraftfluss von der Antriebswelle 2 zur Abtriebswelle 4 ansteigend, womit die Antriebswelle 2 den geringsten und das Sonnenrad 48 den größten Durchmesser aufweisen. Die Innenverzahnung 16 des Hohlrads 14 ist zweistufig ausgebildet. So hat die erste, in der Figur rechte, Stufe 56 einen geringeren Durchmesser als die linke Stufe 58. Der rechten Stufe 56 sind dabei die beiden rechten Planetenräder 20, 22 und der linken Stufe 58 die beiden linken Planetenräder 24, 26 in der Figur zugeordnet.
Die Planetenräder 20, 22, 24 und 26 bewegen sich durch das in Drehrichtung fixierte Hohlrad 14 kämmend zwischen der Innenverzahnung 16 des Hohlrads 14 und den zugeordneten Sonnenrädern 2, 44, 46, 48. An der Abtriebswelle 4 ist in der Figur links ein Abtriebsritzel 60 angeordnet, das in Wirkeingriff mit einem Zahnrad der zu drehenden Gondel der Windenergieanlage steht.
Die Planetenradträger 36, 38, 40 und 42 werden einstückig mit den Lagerzapfen 28, 30, 32 bzw. 34 über Gesenkschmieden hergestellt. Hierdurch sind zum einen die Planetenradträger 36, 38, 40 und 42 zusammen mit den Lagerzapfen 28, 30, 32 und 34 kostengünstig herstellbar, und zum anderen bilden diese eine äußerst robuste Einheit. Nach dem Gesenkschmieden werden die Lagerzapfen 28 bis 34 zur Aufnahme der Planetenräder 20 bis 26 mit den dazugehörigen Wälzlagern nachbearbeitet.
Als Material für die Planetenradträger 36 bis 42 mit den Lagerzapfen 28 bis 34 eignet sich insbesondere ein hochwertiges Vergütungsmaterial. Ein derartiges Material weist eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig hoher Zähigkeit auf. Die einstückige Herstellung der Planetenradträger 36 bis 42 mit den Lagerzapfen 28 bis 34 zeichnet sich durch einen niedrigen Preis, eine hohe Festigkeit und auch durch geringen Bauraumbedarf aus, da durch die hohe Festigkeit die Materialdicken geringer als im Stand der Technik ausfallen können.
Offenbart ist ein Planetengetriebe für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage. Diese hat eine Antriebs- und eine Abtriebswelle, über die mehrere Planetenstufen in Wirkverbindung stehen. Einer Planetenstufe sind mehrere Planetenräder zugeordnet, die zwischen einem fixierten Hohlrad und einem von der Antriebswelle angetriebenen Sonnenrad angeordnet sind. Die Planetenräder sind jeweils auf einem Lagerzapfen eines auf der Abtriebswelle oder auf einem Sonnenrad fixierten Planetenradträgers gelagert. Die Lagerzapfen sind dabei einstückig mit dem Planetenradträger ausgebildet.
Bezugszeichenliste

1: Planetengetriebe
2: Antriebswelle
4: Abtriebswelle
6: Planetenstufen
8: Gehäuseteil
10, 12: Wälzlager
14: Hohlrad
16: Innenverzahnung
18: Schraubverbindung
20, 22, 24, 26: Planetenrad
28, 30, 32, 34: Lagerzapfen
36, 38, 40, 42: Planetenradträger
44, 46, 48: Sonnenrad
50: Verzahnung
52: Kerbverzahnung
54: Kerbzahnverbindung
56: rechte Stufe
58: linke Stufe

Claims

Planetengetriebe, insbesondere für einen Pitch- oder Azimutantrieb einer Windenergieanlage, mit einer Antriebs- und einer Abtriebswelle (2, 4), die über zumindest eine Planetenstufe (6) in Wirkverbindung stehen, wobei diese eine Mehrzahl von Planetenrädern (20, 22, 24, 26) aufweist, die zwischen einem Hohlrad (14) und einem von der Antriebswelle (2) angetriebenen Sonnenrad (2, 44, 46, 48) angeordnet sind, und die jeweils auf einen Lagerzapfen (28, 30, 32, 34) eines auf der Abtriebswelle (4) mechanisch fixierten Planetenradträgers (42) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerzapfen (34) zumindest einer Planetenstufe einstückig mit dem Planetenradträger (42) ausgebildet sind.
Planetengetriebe nach Anspruch 1, wobei bei mehreren Planetenstufen (6) alle weiteren Planetenradträger (36, 38, 40) jeweils am Sonnenrad (44, 46, 48) der jeweiligen im Kraftfluss abwärts liegenden, benachbarten Planetenstufe mechanisch fixiert sind.
Planetengetriebe nach Anspruch 2, wobei das eine oder die mehreren Sonnenräder (2, 44, 46, 48) über ihre Stirnflächen zwischen der An- und Abtriebswelle (2, 4) gleitend gelagert sind.
Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Sonnenrad (44, 46, 48) im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Abtriebswelle (4) und die Sonnenräder (44, 46, 48) von dem zugeordneten Planetenradträger (36, 38, 40, 42) umgriffen und formschlüssig, insbesondere durch eine Kerbzahnverbindung (52, 54), mit diesem verbunden sind.
Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Planetenräder (20, 22, 24, 26) jeweils über ein am jeweiligen Lagerzapfen (28, 30, 32, 34) fixierten Wälzlager gelagert sind.
Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vier Planetenstufen (6) vorgesehen sind.
Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Planetenradträger (36, 38, 40, 42) und die dazugehörigen Lagerzapfen (28, 30, 32, 34) über Gesenkschmieden hergestellt sind.