DE102022133382A1 - Planetary gear and wind turbine - Google Patents

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DE102022133382A1 DE102022133382.5A DE102022133382A DE102022133382A1 DE 102022133382 A1 DE102022133382 A1 DE 102022133382A1 DE 102022133382 A DE102022133382 A DE 102022133382A DE 102022133382 A1 DE102022133382 A1 DE 102022133382A1
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Christoph Hentschke
Astrid Heckl
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (1) für eine Windkraftanlage (2), umfassend ein Sonnenrad (3) und mehrere mit dem Sonnenrad (3) in Eingriff stehende und in einem Planetenradträger (4) drehbar an einer Planetenradachse (5) gelagerten Planetenrädern (6), die sich rotatorisch um das Sonnenrad (3) bewegen, sowie ein koaxial zum Sonnenrad (3) angeordnetes Hohlrad (7), in welchem die Planetenräder (6) wälzen, wobei die Planetenräder (6) axial an einer ersten Axiallagerscheibe (8) anlaufen, wobei die erste Axiallagerscheibe (8) an ihrer dem jeweiligen Planetenrad (6) zugewandten Stirnseite (9) aus einer Bronze und an ihrer dem Planetenradträger (4) zugewandten Stirnseite (10) aus einem Stahl geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite (10) gegenüber dem Planetenradträger (4) fixiert ist oder die erste Axiallagerscheibe (8) an ihrer dem jeweiligen Planetenrad (6) zugewandten Stirnseite (9) aus einem Stahl und an ihrer dem Planetenradträger (4) zugewandten Stirnseite (10) aus einer Bronze geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite (10) gegenüber dem Planetenrad (6) fixiert ist. The invention relates to a planetary gear (1) for a wind turbine (2), comprising a sun gear (3) and a plurality of planetary gears (6) which mesh with the sun gear (3) and are rotatably mounted in a planetary gear carrier (4) on a planetary gear axis (5), which move in rotation about the sun gear (3), as well as a ring gear (7) arranged coaxially to the sun gear (3), in which the planetary gears (6) roll, wherein the planetary gears (6) run axially against a first axial bearing disk (8), wherein the first axial bearing disk (8) is formed from a bronze on its end face (9) facing the respective planetary gear (6) and from a steel on its end face (10) facing the planetary gear carrier (4), wherein the end face (10) formed from steel is fixed relative to the planetary gear carrier (4) or the first axial bearing disk (8) is formed from a steel on its end face (9) facing the respective planetary gear (6) and from a steel on its end face (10) facing the planetary gear carrier (4). Front side (10) is formed from bronze, wherein the front side (10) formed from steel is fixed relative to the planet gear (6).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe für eine Windkraftanlage, umfassend ein Sonnenrad und mehrere mit dem Sonnenrad in Eingriff stehende und in einem Planetenradträger drehbar an einer Planetenradachse gelagerten Planetenrädern, die sich rotatorisch um das Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum Sonnenrad angeordnetes Hohlrad, in welchem die Planetenräder wälzen, wobei die Planetenräder axial an einer ersten Axiallagerscheibe anlaufen.The present invention relates to a planetary gear for a wind turbine, comprising a sun gear and a plurality of planetary gears which mesh with the sun gear and are rotatably mounted in a planetary gear carrier on a planetary gear axis and which rotate around the sun gear, as well as a ring gear arranged coaxially to the sun gear, in which the planetary gears roll, wherein the planetary gears run axially on a first axial bearing disk.

Getriebe für Windkraftanlagen sollen aufgrund ihrer Anordnung an bzw. innerhalb der Gondel der Windkraftanlage einen möglichst kleinen Bauraum und ein möglichst geringes Gewicht aufweisen. Es ist bekannt, Planetengetriebe innerhalb derartiger Windkraftanlagen einzusetzen, da Planetengetriebe bei vorgegebener, zu erreichender Übersetzung zwischen der Eingangswelle des Rotors und der Abtriebswelle des Generators verhältnismäßig klein und auch leicht bauen.Gearboxes for wind turbines should have as small an installation space and as low a weight as possible due to their arrangement on or within the nacelle of the wind turbine. It is known to use planetary gears within such wind turbines, since planetary gears are relatively small and light for a given gear ratio to be achieved between the input shaft of the rotor and the output shaft of the generator.

Es ist in diesem Zusammenhang ferner bekannt, dass Verkippungen der Planetenräder sowie Herstellungstoleranzen und/oder Ungenauigkeiten bei der Fertigung von Planetengetrieben zu einem Axialschub der Planetenräder und deren Lagerungen führen können. Diese Axialkräfte werden in der Regel über die Anlaufscheiben, die auch als Axiallagerscheiben bezeichnet werden, in den Planetenradträger des Planetengetriebes eingeleitet.In this context, it is also known that tilting of the planetary gears as well as manufacturing tolerances and/or inaccuracies in the manufacture of planetary gears can lead to an axial thrust of the planetary gears and their bearings. These axial forces are usually introduced into the planetary gear carrier of the planetary gear via the thrust washers, which are also known as axial bearing washers.

Derartige Anlaufscheiben sind bereits in den unterschiedlichsten Ausführungsvarianten vorbekannt. Sie dienen dem axialen Anlauf des Planetenrades und schützen den in der Regel ungehärteten Planetenradträger sowie das Planetenrad vor Verschleiß. Das Planetenrad läuft dabei mit einer planen Stirnfläche an einer ebenfalls planen Anlauffläche der Axiallagerscheibe an. Das Planetenrad ist hierbei üblicherweise mit einer durchgehenden Bohrung versehen, mit der es mit Hilfe einer Lagerung auf der Planetenradachse drehbar gehalten ist. Diese Lagerung kann beispielsweise durch einen Nadelkranz, einen vollrolligen Nadelsatz oder aber auch durch ein Gleitlager gebildet sein. Je nach Lagerungsart laufen daher an den Anlaufscheiben entweder der Lagerkäfig, die Stirnseiten der Lagernadeln oder das Planetenrad an. Die Anlaufscheiben sind dabei zumeist aus Blech gestanzt, können aber auch als ein spanend bearbeitetes Bauteil ausgeführt sein. Die Oberfläche der Anlaufscheiben wird entweder geschliffen, in Walzqualität belassen oder ist beschichtet. Die Wahl des Werkstoffes der Scheiben und ihrer Oberflächenqualität sowie ihrer Oberflächenhärte ist im Wesentlichen von den vorgefundenen Reibungsverhältnissen abhängig.Such thrust washers are already known in a wide variety of designs. They serve for the axial start of the planetary gear and protect the usually unhardened planetary gear carrier and the planetary gear from wear. The planetary gear runs with a flat front surface on a likewise flat thrust surface of the axial bearing disk. The planetary gear is usually provided with a through hole with which it is held rotatably on the planetary gear axis with the help of a bearing. This bearing can be formed, for example, by a needle roller and cage, a full complement needle set or even by a plain bearing. Depending on the type of bearing, either the bearing cage, the front sides of the bearing needles or the planetary gear run against the thrust washers. The thrust washers are usually punched from sheet metal, but can also be designed as a machined component. The surface of the thrust washers is either ground, left in rolled quality or coated. The choice of material for the washers and their surface quality as well as their surface hardness depends essentially on the friction conditions encountered.

Eine solche Anlaufscheibe für ein Planetengetriebe ist beispielsweise aus der DE 40 09 968 A1 vorbekannt. Hierbei ist das auf einem Planetenradbolzen über ein Wälzlager drehbar gelagerte Planetenrad beidseitig von je einer Anlaufscheibe begrenzt, die mit ihrer Aufnahmebohrung auf den Planetenradbolzen aufgeschoben ist. Diese Anlaufscheiben sind also zwischen dem schnelldrehenden Planetenrad und dem Planetenradträger angeordnet, wobei letzterer in vielen Fällen aus einem relativ weichen Werkstoff, beispielsweise Aluminium, gefertigt ist. Um ein Eingraben der Anlaufscheiben in den Planetenradträger zu vermeiden, muss deren Verdrehen bzw. deren Rotation ausgeschlossen werden. In der genannten Vorveröffentlichung wird das derart realisiert, indem die Anlaufscheibe an ihrem Außenumfang mit einer abgewinkelten Halteklaue versehen ist, die in eine zugehörige Ausnehmung des Planetenradträgers eingreift.Such a thrust washer for a planetary gear is, for example, from the EN 40 09 968 A1 previously known. Here, the planetary gear, which is mounted on a planetary gear bolt via a roller bearing, is limited on both sides by a thrust washer, which is pushed onto the planetary gear bolt with its mounting hole. These thrust washers are therefore arranged between the fast-rotating planetary gear and the planetary gear carrier, the latter being made of a relatively soft material, such as aluminum, in many cases. In order to prevent the thrust washers from digging into the planetary gear carrier, they must not twist or rotate. In the aforementioned prior publication, this is achieved by providing the thrust washer on its outer circumference with an angled retaining claw that engages in an associated recess in the planetary gear carrier.

Eine andere Möglichkeit, derartige Axiallagerscheiben verdrehfest gegenüber der Planetenradachse bzw. dem Planetenradträger anzuordnen ist, diese entsprechend mit dem Planetenradträger zu verschrauben. Dies hat jedoch einige wesentliche Nachteile. Zum einen ist in der Regel ein zeitaufwändiges drehmomentgestütztes Anziehen der Schrauben notwendig. Ferner wird üblicherweise eine hohe Anzahl an Schrauben benötigt, um die Axiallagerscheibe gegen ein unerwünschtes Mitdrehen zu sichern.Another way to arrange such axial bearing disks in a rotationally fixed manner with respect to the planetary gear axle or the planetary gear carrier is to screw them to the planetary gear carrier. However, this has some significant disadvantages. Firstly, a time-consuming torque-assisted tightening of the screws is usually necessary. Furthermore, a large number of screws are usually required to secure the axial bearing disk against unwanted rotation.

Derartige Anlaufscheiben werden derzeit in der Regel massiv aus Bronze hergestellt. Aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten kann es problematisch sein, die Anlaufscheiben bzw. Axiallagerscheiben aus Bronze mit dem Planetenträger dauerhaft zu verschrauben.Such thrust washers are currently usually made of solid bronze. Due to different thermal expansion coefficients, it can be difficult to permanently screw the thrust washers or axial bearing washers made of bronze to the planet carrier.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher ein Planetengetriebe für eine Windkraftanlage bereitzustellen, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme vermeidet und insbesondere kostengünstig herstellbar istThe object of the invention is therefore to provide a planetary gear for a wind turbine that avoids the problems known from the prior art and, in particular, can be produced cost-effectively

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetengetriebe für eine Windkraftanlage, umfassend ein Sonnenrad und mehrere mit dem Sonnenrad in Eingriff stehende und in einem Planetenradträger drehbar an einer Planetenradachse gelagerten Planetenrädern, die sich rotatorisch um das Sonnenrad bewegen, sowie ein koaxial zum Sonnenrad angeordnetes Hohlrad, in welchem die Planetenräder wälzen, wobei die Planetenräder axial an einer ersten Axiallagerscheibe anlaufen, wobei die erste Axiallagerscheibe an ihrer dem jeweiligen Planetenrad zugewandten Stirnseite aus einer Bronze und an ihrer dem Planetenradträger zugewandten Stirnseite aus einem Stahl geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite gegenüber dem Planetenradträger fixiert ist oder die erste Axiallagerscheibe an ihrer dem jeweiligen Planetenrad zugewandten Stirnseite aus einem Stahl und an ihrer dem Planetenradträger zugewandten Stirnseite aus einer Bronze geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite gegenüber dem Planetenrad fixiert ist.This object is achieved by a planetary gear for a wind turbine, comprising a sun gear and a plurality of planetary gears which mesh with the sun gear and are rotatably mounted in a planetary gear carrier on a planetary gear axis and which rotate around the sun gear, as well as a ring gear arranged coaxially to the sun gear, in which the planetary gears roll, wherein the planetary gears run axially on a first axial bearing disk, wherein the first axial bearing disk is formed from a bronze on its end face facing the respective planetary gear and from a steel on its end face facing the planetary gear carrier, wherein the end face formed from steel opposite the planetary gear carrier ger is fixed or the first axial bearing disc is formed from a steel on its end face facing the respective planet gear and from a bronze on its end face facing the planet gear carrier, wherein the end face formed from steel is fixed relative to the planet gear.

Durch die Materialkombination von Stahl und Bronze kann insbesondere eine höhere mechanischen Stabilität der Axiallagerscheibe bei der Aufnahme von Axialkräften realisiert werden. Dadurch das Bronze nur an der jeweils reibungsbehafteten Stirnseite der Axiallagerscheibe verwendet wird, kann auch ein deutlich reduzierter CO2-Footprints der Axiallagerscheibe erreicht werden.The material combination of steel and bronze enables the axial bearing disc to achieve greater mechanical stability when absorbing axial forces. Because bronze is only used on the front side of the axial bearing disc that is subject to friction, the axial bearing disc's CO2 footprint can also be significantly reduced.

Die aus dem Stahl bestehende Stirnseite kann ohne größere Probleme hinsichtlich unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten dauerhaft an den Planetenradträger oder dem Planetenrad fixiert werden, da diese üblicherweise ebenfalls aus einem Stahl gefertigt sind. Das Fixieren kann beispielsweise über eine Schraubverbindung oder eine Verschweißung erfolgen.The front side made of steel can be permanently fixed to the planet gear carrier or the planet gear without any major problems due to different thermal expansion coefficients, as these are usually also made of steel. Fixing can be done using a screw connection or welding, for example.

Die Planetenräder können hierbei axial an einer ersten, drehfest gegenüber der Planetendrehachse angeordneten Axiallagerscheibe oder aber axial an einer ersten, drehbar gegenüber der Planetendrehachse angeordneten Axiallagerscheibe anlaufen.The planet gears can run axially on a first axial bearing disk arranged in a rotationally fixed manner relative to the planetary axis of rotation or axially on a first axial bearing disk arranged in a rotationally fixed manner relative to the planetary axis of rotation.

Die Axiallagerscheibe, ein Planetenrad und/oder der Planetenradträger sind bevorzugt nasslaufend ausgeführt, so dass zwischen den sich im Betrieb bewegenden Bauelementen, wie insbesondere der Axiallagerscheibe und dem Planetenradträger, ein Schmierfilm durch eine Beaufschlagung dieser Bereiche mit einem Schmiermittel, wie beispielsweise einem Schmieröl, ausgebildet ist. Bevorzugt trennt der sich im Betrieb aufbauende Schmierfilm eine Axiallagerscheibe von dem Planetenradträger, so dass diese sich nicht direkt kontaktieren.The axial bearing disk, a planetary gear and/or the planetary gear carrier are preferably designed to be wet-running, so that a lubricating film is formed between the components that move during operation, such as in particular the axial bearing disk and the planetary gear carrier, by applying a lubricant, such as a lubricating oil, to these areas. The lubricating film that builds up during operation preferably separates an axial bearing disk from the planetary gear carrier, so that they do not come into direct contact with one another.

Bevorzugt weist das Planetengetriebe eine zweite Axiallagerscheibe auf, welche geometrisch im Wesentlichen identisch zur ersten Axiallagerscheibe ausgebildet ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass die zweite Axiallagerscheibe und die erste Axiallagerscheibe aus dem gleichen Material gefertigt sind. Es ist höchst bevorzugt, dass die erste Axiallagerscheibe und die zweite Axiallagerscheibe gleichteilig ausgebildet sind.The planetary gear preferably has a second axial bearing disk, which is geometrically designed to be substantially identical to the first axial bearing disk. It is also advantageous that the second axial bearing disk and the first axial bearing disk are made of the same material. It is highly preferred that the first axial bearing disk and the second axial bearing disk are made of the same parts.

Die zweite Axiallagerscheibe ist bevorzugt axial an der der ersten Axiallagerscheibe gegenüberliegenden Seite des Planetenrads positioniert, so dass das entsprechende Planetenrad beidseits axial an eine Axiallagerscheibe anlaufen kann.The second axial bearing disk is preferably positioned axially on the side of the planet gear opposite the first axial bearing disk, so that the corresponding planet gear can axially engage an axial bearing disk on both sides.

In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass die Planetenräder auf den Planetenradachsen mittels eines Gleitlagers drehbar angeordnet sind. Es ist auch möglich, dass die Planetenradachsen über wenigstens ein Gleitlager in dem Planetenradträger gelagert sind.In this context, it is further preferred that the planet gears are arranged rotatably on the planet gear axes by means of a plain bearing. It is also possible that the planet gear axes are mounted in the planet gear carrier via at least one plain bearing.

Es ist bevorzugt, dass Planetenräder aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus Stahl, geformt sind. Ganz besonders bevorzugt sind die Planetenräder als Stirnzahnräder ausgebildet. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Planetenräder gleichteilig ausgebildet sind, wodurch die Anzahl der verwendeten Gleichteile weiter gesteigert und die Herstellkosten weiter gesenkt werden können. It is preferred that planetary gears are formed from a metallic material, in particular from steel. The planetary gears are particularly preferably designed as spur gears. Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the planetary gears are designed with identical parts, whereby the number of identical parts used can be further increased and the manufacturing costs can be further reduced.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Planetendrehachsen gleichteilig ausgebildet sind, was zu einer weiteren Optimierung der Herstellkosten durch Gleichteilverwendung beiträgt.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the planetary axes of rotation are formed from identical parts, which contributes to a further optimization of the manufacturing costs through the use of identical parts.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass eine der Stirnseiten der Axiallagerscheibe aus einer Bronze, insbesondere aus CuSn12Ni2, geformt ist. Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass die Reibung weiter reduzierbar istAccording to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that one of the end faces of the axial bearing disk is formed from bronze, in particular from CuSn12Ni2. The advantage that results from this is in particular that the friction can be further reduced.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Axiallagerscheibe aus einem Stahl gefertigt und die dem Planetenrad zugewandte Stirnseite oder die dem Planetenradträger zugewandte Stirnseite eine erste Beschichtung aus Bronze aufweist. Die aus einer Bronze geformte Stirnseite kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden, z.B. durch ein Auftragsschweißen durch Laser oder andere Quellen. Aber auch anderen Verfahren zur Erzeugung verschleißfester Schichten sind möglich, z.B. PVD, PACVD, thermisches Spritzen oder ähnliches.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the first axial bearing disk is made of steel and the end face facing the planet gear or the end face facing the planet gear carrier has a first coating of bronze. The end face formed from bronze can be produced using various methods, e.g. by deposition welding using a laser or other sources. However, other methods for producing wear-resistant layers are also possible, e.g. PVD, PACVD, thermal spraying or similar.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass auf der ersten Beschichtung aus Bronze eine zweite Beschichtung aus einem reibungsreduzierenden Material aufgetragen ist. Es kann hierdurch eine weitere Reduktion der Reibung der sich relativ zueinander drehenden Komponenten erreicht werden.According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that a second coating made of a friction-reducing material is applied to the first coating made of bronze. This can achieve a further reduction in the friction of the components rotating relative to one another.

Grundsätzlich ist es ergänzend oder alternativ auch möglich, dass die dem Planetenrad zugewandte Stirnseite oder die dem Planetenradträger zugewandte Stirnseite der ersten Axiallagerscheibe eine Hartstoffbeschichtung, insbesondere eine PVD oder PACVD-Beschichtung, aufweist. Insbesondere ist diese Hartstoffbeschichtung aus einem von einer Bronze abweichenden Material geformt. In principle, it is additionally or alternatively also possible for the face facing the planetary gear or the face of the first axial bearing disk facing the planetary gear carrier to have a hard material coating, in particular a PVD or PACVD coating. In particular, this hard coating is made of a material other than bronze.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Planetenräder jeweils eine Gleitlagerung an einer Planetenradachse gelagert sind oder die Planetenradachsen über jeweils wenigstens eine Gleitlagerung an oder in dem Planetenradträger gelagert sind.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the planet gears are each mounted on a planet gear axle by means of a sliding bearing or that the planet gear axles are each mounted on or in the planet gear carrier by means of at least one sliding bearing.

Die vorteilhafte Wirkung dieser Ausgestaltung ist darin begründet, dass sich durch die Gleitlagerung ein besonders kompakt bauendes und wartungsarmes Planetengetriebe bereitstellen lässt.The advantageous effect of this design is based on the fact that the plain bearing allows a particularly compact and low-maintenance planetary gear to be provided.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der aus Stahl gebildete Teil der ersten Axiallagerscheibe mittels einer Schraubverbindung an dem Planetenradträger fixiert ist oder der aus Stahl gebildete Teil der ersten Axiallagerscheibe mittels einer Schraubverbindung an dem Planetenrad fixiert ist. Hierdurch lässt sich eine besonders langlebige und formstabile Fixierung der Axiallagerscheibe realisieren.According to another particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the part of the first axial bearing disk made of steel is fixed to the planetary gear carrier by means of a screw connection or the part of the first axial bearing disk made of steel is fixed to the planetary gear by means of a screw connection. This allows a particularly long-lasting and dimensionally stable fixation of the axial bearing disk to be achieved.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die erste Axiallagerscheibe an ihrer dem Planetenrad zugewandten Stirnseite und/oder an ihrer dem Planetenradträger zugewandten Stirnseite im Wesentlichen eben ausgeführt ist, was ein besonders gutes Anlaufen an die Axiallagerscheibe erleichtert.Furthermore, the invention can also be further developed in such a way that the first axial bearing disk is designed to be substantially flat on its end face facing the planetary gear and/or on its end face facing the planetary gear carrier, which facilitates particularly good contact with the axial bearing disk.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Planetenräder axial an einer zweiten Axiallagerscheibe anlaufen, wobei die zweite Axiallagerscheibe an ihrer dem jeweiligen Planetenrad zugewandten Stirnseite aus einer Bronze und an ihrer dem Planetenradträger zugewandten Stirnseite aus einem Stahl geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite gegenüber dem Planetenradträger fixiert ist oder die zweite Axiallagerscheibe an ihrer dem jeweiligen Planetenrad zugewandten Stirnseite aus einem Stahl und an ihrer dem Planetenradträger zugewandten Stirnseite aus einer Bronze geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite gegenüber dem Planetenrad fixiert ist. Hierdurch kann ein sicheres und reibungsarmes Anlaufen der Planetenräder in beide axiale Richtungen erreicht werden.In a likewise preferred embodiment of the invention, it can also be provided that the planetary gears run axially on a second axial bearing disk, wherein the second axial bearing disk is formed from a bronze on its end face facing the respective planetary gear and from a steel on its end face facing the planetary gear carrier, wherein the end face formed from steel is fixed relative to the planetary gear carrier, or the second axial bearing disk is formed from a steel on its end face facing the respective planetary gear and from a bronze on its end face facing the planetary gear carrier, wherein the end face formed from steel is fixed relative to the planetary gear. This enables the planetary gears to run reliably and with little friction in both axial directions.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die erste Axiallagerscheibe und die zweite Axiallagerscheibe gleichteilig ausgebildet sind, was die Herstellkosten weiter senken kann.It may also be advantageous to further develop the invention in such a way that the first axial bearing disk and the second axial bearing disk are formed from the same part, which can further reduce the manufacturing costs.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Axiallagerscheibe einstückig, insbesondere monolithisch mit dem Planetenradträger oder dem Planetenrad ausgebildet ist, was ebenfalls zu einer weiteren Kostensenkung beitragen kann.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that the axial bearing disk is formed integrally, in particular monolithically, with the planet gear carrier or the planet gear, which can also contribute to a further reduction in costs.

Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst werden durch eine Windkraftanlage umfassend ein Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1-9.Finally, the object of the invention can also be achieved by a wind turbine comprising a planetary gear according to one of claims 1-9.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without limiting the general inventive concept.

Es zeigt:

  • 1 eine Windkraftanlage mit einem Planetengetriebe in einer schematischen Darstellung,
  • 2 ein Planetengetriebe in einer Schaltbilddarstellung,
  • 3 eine Axialschnittansicht durch die in einem Planetenradträger gelagerte Planetenradachse mit einem Planetenrad,
  • 4 eine Detailansicht auf eine an dem Planetenradträger fixierten Axiallagerscheibe
  • 5 eine Detailansicht auf eine an dem Planetenrad fixierten Axiallagerscheibe.
It shows:
  • 1 a wind turbine with a planetary gear in a schematic representation,
  • 2 a planetary gear in a circuit diagram,
  • 3 an axial sectional view through the planetary gear axle mounted in a planetary gear carrier with a planetary gear,
  • 4 a detailed view of an axial bearing disc fixed to the planet gear carrier
  • 5 a detailed view of an axial bearing disk fixed to the planetary gear.

Die 1 zeigt ein Planetengetriebe 1 in einer Windkraftanlage 2. Das Planetengetriebe ist hierbei mit seinem Eingang an eine Rotorwelle 16 angebunden und mit seinem Ausgang an eine generatorisch betriebene elektrische Maschine 15.The 1 shows a planetary gear 1 in a wind turbine 2. The planetary gear is connected with its input to a rotor shaft 16 and with its output to a generator-operated electrical machine 15.

Wie in der 2 zu sehen ist, umfasst das Planetengetriebe 1 ein Sonnenrad 3 und mehrere mit dem Sonnenrad 3 in Eingriff stehende und in einem Planetenradträger 4 drehbar an einer Planetenradachse 5 gelagerten Planetenrädern 6, die sich rotatorisch um das Sonnenrad 3 bewegen, sowie ein koaxial zum Sonnenrad 3 angeordnetes Hohlrad 7, in welchem die Planetenräder 6 wälzen. Die Planetenräder 6 sind jeweils über ein Radialgleitlager 12 an einer Planetenradachse 5 gelagert.Like in the 2 As can be seen, the planetary gear 1 comprises a sun gear 3 and several planet gears 6 which mesh with the sun gear 3 and are rotatably mounted in a planet gear carrier 4 on a planet gear axle 5 and which rotate around the sun gear 3, as well as a ring gear 7 arranged coaxially to the sun gear 3, in which the planet gears 6 roll. The planet gears 6 are each mounted on a planet gear axle 5 via a radial plain bearing 12.

Die Planetenräder 6 laufen axial an einer ersten Axiallagerscheibe 8 an, was sich gut anhand der 3-5 nachvollziehen lässt.The planet gears 6 run axially on a first axial bearing disk 8, which can be clearly seen from the 3-5 can be understood.

Was der 3 auch entnommen werden kann, ist, dass die Planetenräder 6 axial an einer zweiten Axiallagerscheibe 8 anlaufen, wobei die zweite Axiallagerscheibe 11 an ihrer dem jeweiligen Planetenrad 6 zugewandten Stirnseite 9 aus einer Bronze und an ihrer dem Planetenradträger 4 zugewandten Stirnseite 10 aus einem Stahl geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite 10 gegenüber dem Planetenradträger 4 fixiert ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die zweite Axiallagerscheibe 11 an ihrer dem jeweiligen Planetenrad 6 zugewandten Stirnseite 9 aus einem Stahl und an ihrer dem Planetenradträger 4 zugewandten Stirnseite 10 aus einer Bronze geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite 10 gegenüber dem Planetenrad 6 fixiert ist. Die erste Axiallagerscheibe 8 und die zweite Axiallagerscheibe 11 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 3 gleichteilig ausgebildet.What the 3 can also be seen is that the planet gears 6 run axially on a second axial bearing disk 8, the second axial bearing disk 11 being formed from a bronze on its end face 9 facing the respective planet gear 6 and from a steel on its end face 10 facing the planet gear carrier 4, wherein the front side 10 formed from steel is fixed relative to the planet gear carrier 4. Alternatively, it is also possible for the second axial bearing disk 11 to be formed from a steel on its front side 9 facing the respective planet gear 6 and from a bronze on its front side 10 facing the planet gear carrier 4, wherein the front side 10 formed from steel is fixed relative to the planet gear 6. The first axial bearing disk 8 and the second axial bearing disk 11 are in the embodiment shown of the 3 formed in equal parts.

In der 4 ist eine Ausführungsform der Axiallagerscheibe 8 gezeigt, bei der die erste Axiallagerscheibe 8 an ihrer dem jeweiligen Planetenrad 6 zugewandten Stirnseite 9 aus einer Bronze und an ihrer dem Planetenradträger 4 zugewandten Stirnseite 10 aus einem Stahl geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite 10 gegenüber dem Planetenradträger 4 fixiert ist. Der aus Stahl gebildete Teil der ersten Axiallagerscheibe 8 ist mittels einer Schraubverbindung an dem Planetenradträger 4 fixiert.In the 4 an embodiment of the axial bearing disk 8 is shown in which the first axial bearing disk 8 is formed from a bronze on its end face 9 facing the respective planetary gear 6 and from a steel on its end face 10 facing the planetary gear carrier 4, wherein the end face 10 formed from steel is fixed relative to the planetary gear carrier 4. The part of the first axial bearing disk 8 formed from steel is fixed to the planetary gear carrier 4 by means of a screw connection.

In der 5 ist eine Ausführungsform der Axiallagerscheibe 8 zu erkennen, bei der die erste Axiallagerscheibe 8 an ihrer dem jeweiligen Planetenrad 6 zugewandten Stirnseite 9 aus einem Stahl und an ihrer dem Planetenradträger 4 zugewandten Stirnseite 10 aus einer Bronze geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite 10 gegenüber dem Planetenrad 6 fixiert ist. Der aus Stahl gebildete Teil der ersten Axiallagerscheibe 8 ist hierbei mittels einer Schraubverbindung an dem Planetenrad 6 fixiert ist.In the 5 an embodiment of the axial bearing disk 8 can be seen in which the first axial bearing disk 8 is formed from a steel on its end face 9 facing the respective planetary gear 6 and from a bronze on its end face 10 facing the planetary gear carrier 4, wherein the end face 10 formed from steel is fixed relative to the planetary gear 6. The part of the first axial bearing disk 8 formed from steel is fixed to the planetary gear 6 by means of a screw connection.

In beiden Ausführungsvarianten ist die erste Axiallagerscheibe 8 aus einem Stahl gefertigt und die dem Planetenrad 6 zugewandte Stirnseite 9 oder die dem Planetenradträger 4 zugewandte Stirnseite 10 weist eine erste Beschichtung aus Bronze auf. Die Axiallagerscheibe 8 hat also - anders ausgedrückt - einen Grundkörper 14 aus Stahl, auf dessen eine Stirnseite 9,10 eine Bronzeschicht 13 aufgetragen ist. Es wäre grundsätzlich auch denkbar, dass auf der ersten Beschichtung aus Bronze eine zweite Beschichtung aus einem reibungsreduzierenden Material aufgetragen ist, was in den Figuren jedoch nicht gezeigt ist. Die erste Axiallagerscheibe 8 ist an ihrer dem Planetenrad 6 zugewandten Stirnseite 9 und an ihrer dem Planetenradträger 4 zugewandten Stirnseite 10 im Wesentlichen eben ausgeführt.In both design variants, the first axial bearing disk 8 is made of steel and the end face 9 facing the planet gear 6 or the end face 10 facing the planet gear carrier 4 has a first coating of bronze. In other words, the axial bearing disk 8 has a base body 14 made of steel, on one end face 9, 10 of which a bronze layer 13 is applied. In principle, it would also be conceivable for a second coating made of a friction-reducing material to be applied to the first bronze coating, although this is not shown in the figures. The first axial bearing disk 8 is essentially flat on its end face 9 facing the planet gear 6 and on its end face 10 facing the planet gear carrier 4.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but as explanatory. The following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
PlanetengetriebePlanetary gear
22
WindkraftanlageWind turbine
33
SonnenradSun gear
44
PlanetenradträgerPlanetary gear carrier
55
PlanetenradachsePlanetary gear axle
66
PlanetenräderPlanetary gears
77
HohlradRing gear
88th
erste Axiallagerscheibefirst axial bearing disc
99
StirnseiteFront side
1010
StirnseiteFront side
1111
zweite Axiallagerscheibesecond axial bearing disc
1212
RadialgleitlagerRadial plain bearings
1313
BronzeschichtBronze layer
1414
GrundkörperBase body
1515
elektrische Maschineelectric machine
1616
RotorwelleRotor shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4009968 A1 [0005]DE 4009968 A1 [0005]

Claims (11)

Planetengetriebe (1) für eine Windkraftanlage (2), umfassend ein Sonnenrad (3) und mehrere mit dem Sonnenrad (3) in Eingriff stehende und in einem Planetenradträger (4) drehbar an einer Planetenradachse (5) gelagerten Planetenrädern (6), die sich rotatorisch um das Sonnenrad (3) bewegen, sowie ein koaxial zum Sonnenrad (3) angeordnetes Hohlrad (7), in welchem die Planetenräder (6) wälzen, wobei die Planetenräder (6) axial an einer ersten Axiallagerscheibe (8) anlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Axiallagerscheibe (8) an ihrer dem jeweiligen Planetenrad (6) zugewandten Stirnseite (9) aus einer Bronze und an ihrer dem Planetenradträger (4) zugewandten Stirnseite (10) aus einem Stahl geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite (10) gegenüber dem Planetenradträger (4) fixiert ist oder die erste Axiallagerscheibe (8) an ihrer dem jeweiligen Planetenrad (6) zugewandten Stirnseite (9) aus einem Stahl und an ihrer dem Planetenradträger (4) zugewandten Stirnseite (10) aus einer Bronze geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite (10) gegenüber dem Planetenrad (6) fixiert ist.Planetary gear (1) for a wind turbine (2), comprising a sun gear (3) and a plurality of planetary gears (6) which mesh with the sun gear (3) and are rotatably mounted in a planetary gear carrier (4) on a planetary gear axis (5), which move in rotation about the sun gear (3), and a ring gear (7) arranged coaxially to the sun gear (3), in which the planetary gears (6) roll, wherein the planetary gears (6) run axially against a first axial bearing disk (8), characterized in that the first axial bearing disk (8) is formed from a bronze on its end face (9) facing the respective planetary gear (6) and from a steel on its end face (10) facing the planetary gear carrier (4), wherein the end face (10) formed from steel is fixed relative to the planetary gear carrier (4) or the first axial bearing disk (8) is formed from a steel on its end face (9) facing the respective planetary gear (6) and from a steel on its end face (10) facing the planetary gear carrier (4). Front side (10) is formed from bronze, wherein the front side (10) formed from steel is fixed relative to the planet gear (6). Planetengetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Axiallagerscheibe (8) aus einem Stahl gefertigt und die dem Planetenrad (6) zugewandte Stirnseite (9) oder die dem Planetenradträger (4) zugewandte Stirnseite (10) eine erste Beschichtung aus Bronze aufweist.Planetary gear (1) according to Claim 1 , characterized in that the first axial bearing disk (8) is made of steel and the end face (9) facing the planet gear (6) or the end face (10) facing the planet gear carrier (4) has a first coating of bronze. Planetengetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Beschichtung aus Bronze eine zweite Beschichtung aus einem reibungsreduzierenden Material aufgetragen ist.Planetary gear (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that a second coating of a friction-reducing material is applied to the first coating of bronze. Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (6) jeweils eine Gleitlagerung an einer Planetenradachse (5) gelagert sind oder die Planetenradachsen (5) über jeweils wenigstens eine Gleitlagerung an oder in dem Planetenradträger (4) gelagert sind.Planetary gear (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the planet gears (6) are each mounted on a planet gear axle (5) via a sliding bearing or the planet gear axles (5) are each mounted on or in the planet gear carrier (4) via at least one sliding bearing. Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Stahl gebildete Teil der ersten Axiallagerscheibe (8) mittels einer Schraubverbindung an dem Planetenradträger (4) fixiert ist oder der aus Stahl gebildete Teil der ersten Axiallagerscheibe (8) mittels einer Schraubverbindung an dem Planetenrad (6) fixiert istPlanetary gear (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the part of the first axial bearing disk (8) made of steel is fixed to the planet gear carrier (4) by means of a screw connection or the part of the first axial bearing disk (8) made of steel is fixed to the planet gear (6) by means of a screw connection Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Axiallagerscheibe (8) an ihrer dem Planetenrad (6) zugewandten Stirnseite (9) und/oder an ihrer dem Planetenradträger (4) zugewandten Stirnseite (10) im Wesentlichen eben ausgeführt ist.Planetary gear (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first axial bearing disk (8) is substantially flat on its end face (9) facing the planet gear (6) and/or on its end face (10) facing the planet gear carrier (4). Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (6) axial an einer zweiten Axiallagerscheibe (8) anlaufen, wobei die zweite Axiallagerscheibe (11) an ihrer dem jeweiligen Planetenrad (6) zugewandten Stirnseite (9) aus einer Bronze und an ihrer dem Planetenradträger (4) zugewandten Stirnseite (10) aus einem Stahl geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite (10) gegenüber dem Planetenradträger (4) fixiert ist oder die zweite Axiallagerscheibe (11) an ihrer dem jeweiligen Planetenrad (6) zugewandten Stirnseite (9) aus einem Stahl und an ihrer dem Planetenradträger (4) zugewandten Stirnseite (10) aus einer Bronze geformt ist, wobei die aus Stahl geformte Stirnseite (10) gegenüber dem Planetenrad (6) fixiert ist.Planetary gear (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the planet gears (6) run axially on a second axial bearing disk (8), the second axial bearing disk (11) being formed from a bronze on its end face (9) facing the respective planet gear (6) and from a steel on its end face (10) facing the planet gear carrier (4), the end face (10) formed from steel being fixed relative to the planet gear carrier (4), or the second axial bearing disk (11) being formed from a steel on its end face (9) facing the respective planet gear (6) and from a bronze on its end face (10) facing the planet gear carrier (4), the end face (10) formed from steel being fixed relative to the planet gear (6). Planetengetriebe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Axiallagerscheibe (8) und die zweite Axiallagerscheibe (11) gleichteilig ausgebildet sind.Planetary gear (1) according to Claim 7 , characterized in that the first axial bearing disk (8) and the second axial bearing disk (11) are of identical design. Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallagerscheibe (8) einstückig, insbesondere monolithisch mit dem Planetenradträger (4) oder dem Planetenrad (6) ausgebildet ist.Planetary gear (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the axial bearing disk (8) is formed integrally, in particular monolithically, with the planet gear carrier (4) or the planet gear (6). Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Planetenrad (6) zugewandte Stirnseite (9) oder die dem Planetenradträger (4) zugewandte Stirnseite (10) der ersten Axiallagerscheibe (8) eine Hartstoffbeschichtung, insbesondere eine PVD oder PACVD-Beschichtung, aufweist.Planetary gear (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the end face (9) facing the planet gear (6) or the end face (10) of the first axial bearing disk (8) facing the planet gear carrier (4) has a hard material coating, in particular a PVD or PACVD coating. Windkraftanlage (2) umfassend ein Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche 1-9.Wind turbine (2) comprising a planetary gear (1) according to one of the previous Claims 1 - 9 .
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