DE102014005517A1

DE102014005517A1 - Leistungsverzweigungsgetriebe

Info

Publication number: DE102014005517A1
Application number: DE102014005517.5A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Pinnekamp
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2015-10-15
Also published as: JP6573473B2; JP2015203501A; ES2546563A1; FI20155257A7; FI127075B; CN105020342B; KR20150118906A; ES2546563B2; CN105020342A

Abstract

Leistungsverzweigungsgetriebe (10) mit einer drehbar gelagerten, antriebsseitigen Welle (11), an der eine Antriebsverzahnung (12) angeformt ist; mit einer drehbar gelagerten, abtriebsseitigen Welle (13), an der eine Abtriebsverzahnung (15) angeformt ist; mit einer ersten Anzahl von ersten Planetenwellen (15), wobei an jeder der ersten Planetenwellen (15) jeweils eine erste Planetenverzahnung (17) und axial versetzt eine zweite Planetenverzahnung (18) angeformt ist; mit einer zweiten Anzahl von zweiten Planetenwellen (16), wobei an jeder der zweiten Planetenwellen (16) jeweils eine dritte Planetenverzahnung (21) und axial versetzt eine vierte Planetenverzahnung (22) angeformt ist; wobei die ersten Planetenverzahnungen (17) der ersten Planetenwellen (15) mit der Antriebsverzahnung (12) und die vierten Planetenverzahnung (22) der zweiten Planetenwellen (16) mit der Abtriebsverzahnung (15) in Eingriff stehen; wobei die zweiten Planetenverzahnungen (18) der ersten Planetenwellen (15) mit den dritten Planetenverzahnung (21) der zweiten Planetenwellen (16) in Eingriff stehen; und wobei die ersten Planetenwellen (15) mit einer ungleichförmigen Winkelteilung über den Umfang verteilt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe.
Aus der DE 10 2010 041 474 A1 ist ein Leistungsverzweigungsgetriebe bekannt, wie es insbesondere in Windkraftanlagen zum Einsatz kommt. Das aus der DE 10 2010 041 474 A1 bekannte Leistungsverzweigungsgetriebe verfügt über eine drehbar gelagerte antriebsseitige Welle, die eine Antriebsverzahnung aufweist sowie über eine drehbar gelagerte abtriebsseitige Welle, die eine Abtriebsverzahnung aufweist, wobei die abtriebsseitige Welle koaxial zur antriebsseitigen Welle positioniert ist. Ferner verfügt dieses Leistungsverzweigungsgetriebe über eine Mehrzahl erster Planetenwellen sowie über eine Mehrzahl zweiter Planetenwellen, wobei an jeder der ersten Planetenwellen jeweils eine erste Planetenverzahnung und axial versetzt eine zweite Planetenverzahnung angeformt ist, und wobei an jeder der zweiten Planetenwellen jeweils eine dritte Planetenverzahnung und axial versetzt eine vierte Planetenverzahnung angeformt ist. Nach der DE 10 2010 041 474 A1 stehen die ersten Planetenverzahnungen der ersten Planetenwellen mit der Antriebsverzahnung der antriebsseitigen Welle in Eingriff, wobei dritte Planetenverzahnungen der zweiten Planetenwellen mit den zweiten Planetenverzahnungen der ersten Planetenwellen in Eingriff stehen. Das Leistungsverzweigungsgetriebe der DE 10 2010 041 474 A1 verfügt über insgesamt vier erste Planetenwellen, deren erste Planetenverzahnungen mit der Antriebsverzahnung der antriebsseitigen Welle in Eingriff stehen. Mit einem solchen Leistungsverzweigungsgetriebe können bereits hohe Leistungen mit hohen Übersetzungen übertragen werden. Eine weitere Steigerung der Übersetzung würde jedoch zu einem Bauraumzuwachs für das Leistungsverzweigungsgetriebe führen, sodass eine Übersetzungssteigerung für das aus dem Stand der Technik bekannte Leistungsverzweigungsgetriebe nicht unmittelbar möglich ist.
Es besteht daher Bedarf an einem Leistungsverzweigungsgetriebe, welches eine Übersetzungssteigerung bei platzoptimiertem Bauraum ermöglicht.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Leistungsverzweigungsgetriebe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Leistungsverzweigungsgetriebe gemäß Anspruch 1 gelöst. Bei dem erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebe stehen die ersten Planetenverzahnungen der ersten Planetenwellen mit der Antriebsverzahnung und die vierten Planetenverzahnung der zweiten Planetenwellen mit der Abtriebsverzahnung in Eingriff, wobei die zweiten Planetenverzahnungen der ersten Planetenwellen mit den dritten Planetenverzahnung der zweiten Planetenwellen in Eingriff stehen, und wobei die ersten Planetenwellen mit einer ungleichförmigen Winkelteilung über den Umfang verteilt sind. Durch die ungleichförmige Winkelteilung für die ersten Planetenwellen kann die Position der ersten Planetenwellen und zweiten Planetenwellen platzoptimiert gewählt werden. Insbesondere können bei platzoptimiertem Bauraum hohe Gesamtübersetzungen bereitgestellt werden.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung sind die ersten Planetenwellen mit einer ungleichförmigen Winkelteilung derart am Umfang verteilt, dass abwechselnd eine der ersten Planetenwellen um einen positiven Offsetwinkel und eine der ersten Planetenwellen um einen negativen Offsetwinkel gegenüber den Positionen einer gleichförmigen Winkelteilung versetzt ist, sodass wechselweise benachbarte erste Planetenwellen einen relativ großen Winkelabstand und einen relativ kleinen Winkelabstand aufweisen. Die zweiten Planetenwellen, deren Anzahl vorzugweise der Hälfte der ersten Planetenwellen entspricht, sind in Umfangrichtung jeweils zwischen zwei ersten Planetenwellen mit relativ großen Winkelabstand angeordnet. Diese Ausgestaltung ist zur Gewährleistung einer hohen Gesamtübersetzung bei möglichst geringem Bauraum besonders bevorzugt.
Vorzugsweise gilt für den Betrag des Offsetwinkels Δα: 1° ≤ Δα ≤ k·360°/N1, wobei N1 die erste Anzahl von ersten Planetenwellen und k eine Multiplikationskonstante ist, und wobei 0,3 ≤ k ≤ 0,5 ist. Insbesondere gilt für den Betrag des Offsetwinkels Δα: ku·360°/N1 ≤ Δα ≤ ko·360°/N1, wobei N1 die erste Anzahl von ersten Planetenwellen ist, wobei ku und ko Multiplikationskonstanten sind, und wobei ku 0,05 und ko 0,3 ist. Diese Auslegungen für den Offsetwinkel sind besonders bevorzugt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: einen schematisierten Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes;
2: eine schematisierte, perspektivische Ansicht auf ein abtriebsseitiges Ende des Leistungsverzweigungsgetriebes der 1; und
3: eine schematisierte, perspektivische Ansicht auf ein antriebsseitiges Ende des Leistungsverzweigungsgetriebes der 1.
Die Erfindung betrifft ein Leistungsverzweigungsgetriebe, insbesondere für die Anwendung in Windkraftanlagen. 1 bis 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsverzweigungsgetriebes 10. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 10 verfügt über eine drehbar gelagerte, antriebsseitige Welle 11, an der eine Antriebsverzahnung 12 angeformt ist, wobei im Ausführungsbeispiel die Antriebsverzahnung 12 als Innenverzahnung eines Hohlrads 25 ausgebildet ist. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 10 der 1 und 2 verfügt weiterhin über eine drehbar gelagerte, abtriebsseitige Welle 13, an der eine Abtriebsverzahnung 14 angeformt ist, wobei im Ausführungsbeispiel der 1 die Abtriebsverzahnung 14 als Außenverzahnung eines Sonnenrads 26 ausgebildet ist.
Ferner verfügt das Leistungsverzweigungsgetriebe 10 über eine Mehrzahl von ersten Planetenwellen 15 und eine Mehrzahl von zweiten Planetenwellen 16. An jeder der ersten Planetenwellen 15 ist jeweils eine erste Planetenverzahnung 17 und axial versetzt eine zweite Planetenverzahnung 18 angeformt, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die erste Planetenverzahnung 17 der ersten Planetenwellen 15 von ersten Planetenrädern 19 und die axial versetzte, zweite Planetenverzahnung 18 von axial versetzten, zweiten Planetenrädern 20 bereitgestellt wird. Jede der zweiten Planetenwellen 16 verfügt über eine dritte Planetenverzahnung 21 und eine vierte Planetenverzahnung 22, die axial versetzt zur jeweiligen dritten Planetenverzahnung 21 ist, wobei die jeweilige dritte Planetenverzahnung 21 der zweiten Planetenwellen 16 im gezeigten Ausführungsbeispiel von dritten Planetenrädern 23 und die vierten Planetenverzahnungen 22 der zweiten Planetenwellen 16 von axial versetzten vierten Planetenrädern 24 derselben bereitgestellt sind.
Die ersten Planetenverzahnungen 17 der ersten Planetenwellen 15, die von den ersten Planetenrädern 19 bereitgestellt sind, stehen mit der Antriebsverzahnung 12 in Eingriff, bei welcher es sich, wie bereits ausgeführt, um eine Stirnradverzahnung handelt, im ausgeführten Beispiel um eine Innenverzahnung eines Hohlrades 25.
Die vierten Planetenverzahnungen 22 der zweiten Planetenwellen 16, die von den vierten Planetenrädern 24 bereitgestellt sind, stehen mit der Abtriebsverzahnung 14 in Eingriff, die als Außenverzahnung eines Sonnenrads 26 ausgebildet ist.
Ferner stehen die zweiten Planetenverzahnungen 18 der ersten Planetenwellen 15, die von den zweiten Planetenrädern 20 bereitgestellt sind, sowie die dritten Planetenverzahnungen 21 der zweiten Planetenwellen 16, die von den dritten Planetenrädern 23 bereitgestellt sind, miteinander in Eingriff.
Die ersten Planetenwellen 15 sind mit einer ungleichförmigen Winkelteilung und die zweiten Planetenwellen 16 vorzugsweise mit einer bis auf eine Toleranzabweichung von weniger als 1° gleichförmigen Winkelteilung über dem Umfang verteilt. Hierdurch ist bei hohen gewünschten Gesamtübersetzungen des Leistungsverzweigungsgetriebes eine optimale Anordnung der Planetenwellen 15, 16 bzw. der Planetenräder möglich, sodass hohe Gesamtübersetzungen des Leistungsverzweigungsgetriebes 10 bei optimiertem Bauraum bereitgestellt werden können.
Die erste Anzahl der ersten Planetenwellen 15 ist gerade und größer als die zweite Anzahl der zweiten Planetenwellen 16. Die zweite Anzahl der zweiten Planetenwellen 16 ist gerade oder ungerade. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Leistungsverzweigungsgetriebe 10 sechs erste Planetenwellen 15 und drei zweite Planetenwellen 16. Die in den 1 bis 3 gezeigte Anzahl der ersten Planetenwellen 15 und zweiten Planetenwellen 16 ist jedoch rein exemplarischer Natur. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe 10 acht erste Planetenwellen 15 und vier zweite Planetenwellen 16 aufweist. Es sind auch andere Anzahlen von ersten Planetenwellen 15 und zweiten Planetenwellen 16 möglich, wobei jedoch die Anzahl der ersten Planetenwellen 15 gerade ist, und die Anzahl der zweiten Planetenwellen 16 vorzugsweise der Hälfte der Anzahl der ersten Planetenwellen 15 entspricht.
Die ersten Planetenwellen 15 sind mit ungleichförmiger Winkelteilung derart über den Umfang verteilt, dass abwechselnd eine der ersten Planetenwellen 15 um einen positiven Offsetwinkel +Δα und eine der ersten Planetenwellen 15 um einen negativen Offsetwinkel –Δα gegenüber den Positionen einer gleichförmigen Winkelteilung versetzt ist. Ein positiver Offsetwinkel entspricht dabei einem Versatz der jeweiligen ersten Planetenwelle 15 in Richtung des Uhrzeigersinns und ein negativer Offsetwinkel einem Versatz der jeweiligen ersten Planetenwelle 15 entgegengesetzt zur Richtung des Uhrzeigersinns.
Durch diese wechselweise Verlagerung der ersten Planetenwellen 15 in Richtung des Uhrzeigersinns sowie entgegen der Richtung des Uhrzeigersinns um den positiven Offsetwinkel und den negativen Offsetwinkel entstehen, wie 3 entnommen werden kann, wechselweise Paare von nebeneinander positionierten ersten Planetenwellen 15 mit einem relativ großen Winkelabstand β1 und einem relativ kleinen Winkelabstand β2. Die Winkel β1, β2 berechnen sich demnach wie folgt: β1 = β + Δα, β2 = β – Δα, wobei β = 360°/N1 ist und wobei N1 die erste Anzahl von ersten Planetenwellen 15 ist.
Für den Betrag des Offsetwinkels Δα gilt: 1° ≤ Δα ≤ k·360°/N1, wobei N1 die erste Anzahl von ersten Planetenwellen und K eine Multiplikationskonstante ist. Die Multiplikationskonstante k beträgt vorzugsweise 0,4.
Insbesondere gilt für Δα: ku·360°/N1 ≤ Δα ≤ ko·360°/N1, wobei N1 die erste Anzahl von ersten Planetenwellen ist, wobei ku und ko Multiplikationskonstanten sind, und wobei ku 0,05 und ko 0,3 ist.
Die zweiten Planetenwellen 16, die in Umfangsrichtung vorzugweise mit einer gleichförmigen Winkelteilung über den Umfang verteilt sind, sind bevorzugt zwischen zwei ersten Planetenwellen 19 mit dem relativ großen Winkelabstand β1 angeordnet, besonders bevorzugt in der Mitte zwischen jeweils zwei ersten Planetenwellen 15 mit dem relativ großen Winkelabstand β1.
Bezugszeichenliste

10: Leistungsverzweigungsgetriebe
11: antriebsseitige Welle
12: Antriebsverzahnung
13: abtriebsseitige Welle
14: Abtriebsverzahnung
15: erste Planetenwellen
16: zweite Planetenwellen
17: erste Planetenverzahnung
18: zweite Planetenverzahnung
19: erstes Planetenrad
20: zweites Planetenrad
21: dritte Planetenverzahnung
22: vierte Planetenverzahnung
23: drittes Planetenrad
24: viertes Planetenrad
25: Hohlrad
26: Sonnenrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010041474 A1 [0002, 0002, 0002, 0002]

Claims

Leistungsverzweigungsgetriebe (10), mit einer drehbar gelagerten, antriebsseitigen Welle (11), an der eine Antriebsverzahnung (12) angeformt ist; einer drehbar gelagerten, abtriebsseitigen Welle (13), an der eine Abtriebsverzahnung (15) angeformt ist; einer ersten Anzahl von ersten Planetenwellen (15), wobei an jeder der ersten Planetenwellen (15) jeweils eine erste Planetenverzahnung (17) und axial versetzt eine zweite Planetenverzahnung (18) angeformt ist; einer zweiten Anzahl von zweiten Planetenwellen (16), wobei an jeder der zweiten Planetenwellen (16) jeweils eine dritte Planetenverzahnung (21) und axial versetzt eine vierte Planetenverzahnung (22) angeformt ist; wobei die ersten Planetenverzahnungen (17) der ersten Planetenwellen (15) mit der Antriebsverzahnung (12) und die vierten Planetenverzahnung (22) der zweiten Planetenwellen (16) mit der Abtriebsverzahnung (15) in Eingriff stehen; wobei die zweiten Planetenverzahnungen (18) der ersten Planetenwellen (15) mit den dritten Planetenverzahnung (21) der zweiten Planetenwellen (16) in Eingriff stehen; und wobei die ersten Planetenwellen (15) mit einer ungleichförmigen Winkelteilung über den Umfang verteilt sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzahl von ersten Planetenwellen (15) größer als die zweite Anzahl von zweiten Planetenwellen (16) ist, und dass die erste Anzahl an ersten Planetenwellen (15) gerade und die zweite Anzahl von zweiten Planetenwellen (16) gerade oder ungerade ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Planetenwellen (15) mit einer ungleichförmigen Winkelteilung derart am Umfang verteilt sind, dass abwechselnd eine der ersten Planetenwellen (15) um einen positiven Offsetwinkel und eine der ersten Planetenwellen (15) um einen negativen Offsetwinkel gegenüber den Positionen einer gleichförmigen Winkelteilung versetzt ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Betrag des Offsetwinkels Δα gilt: 1° ≤ Δα ≤ k·360°/N1, wobei N1 die erste Anzahl von ersten Planetenwellen und k eine Multiplikationskonstante ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Multiplikationskonstante k 0,4 beträgt.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass für den Betrag des Offsetwinkels Δα gilt: ku·360°/N1 ≤ Δα ≤ ko·360°/N1, wobei N1 die erste Anzahl von ersten Planetenwellen ist, und wobei ku und ko eine Multiplikationskonstanten sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Multiplikationskonstante ku 0,05 und die Multiplikationskonstante ko 0,3 beträgt.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenwellen (16) mit einer gleichförmigen Winkelteilung über den Umfang verteilt sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Planetenwellen (16) in Umfangrichtung jeweils zwischen zwei benachbarten ersten Planetenwellen (15), die in einem relativ großen Winkelabstand zueinander angeordnet sind, positioniert sind.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede zweite Planetenwelle (16) in Umfangrichtung jeweils in der Mitte zwischen zwei ersten Planetenwellen (15), die in einem relativ großen Winkelabstand zueinander angeordnet sind, positioniert ist.
Leistungsverzweigungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzahl von ersten Planetenwellen (15) doppelt so groß wie die zweite Anzahl von zweiten Planetenwellen (16) ist.