Bei einer Windkraftanlage ist gewöhnlich im Kraftfluß zwischen einem die Windenergie in eine Drehbewegung umsetzenden Rotor und einem die Drehbewegung in elektrische Energie umwandelnden Generator ein Getriebe mit einer Übersetzung ins Schnelle angeordnet. Da die Baugruppen der Windenergieanlage meist innerhalb einer Kapsel an der Spitze eines Turmes angeordnet werden, sind möglichst kleinbauende Getriebe mit geringer Masse wünschenswert. Diese Forderung steht im Zielkonflikt mit dem Trend nach immer größeren Windkraftanlagen höherer Leistung, der unter anderem auch leistungsfähigere, sprich schwererer Getriebe bedarf.

Ein kleinbauendes Getriebe mit demzufolge recht geringem Gewicht ist aus der WO 96/11338 bekannt. Der gewichtssparende Kleinbau wird hier über eine Reihen- schaltung zweier Planetengetriebestufen realisiert. Der Planetenträger des ersten antriebsseitigen Planetengetriebes ist unter Bildung der Antriebswelle für das Getriebe mit dem Rotor verbunden. Das Hohirad des ersten Planetengetriebes ist gehäusefest angeordnet und das abtriebsseitige Sonnenrad ist mit einem eingangsseitigen Planeten- träger des zweiten Planetengetriebes verbunden, dessen Hohlrad ebenfalls gehäusefest angeordnet ist und dessen Sonnenrad den Abtrieb des gesamten Getriebes bildet. Diese Reihenschaltung zweier Planetengetriebestufen weist jedoch den Nachteil auf, dass für größer dimensionierte Windkraftanlagen-insbesondere über 2 Megawatt-die Außen- abmaße des Getriebes selbst bei Verwendung einer Planetengetriebeanordnung zu groß werden. Damit einhergehend gelangt auch die Masse zu einer kritischen Größe.

Eine alternative Art von allgemein bekannten Getrieben der hier interessierenden Art besteht aus einer antriebsseitigen-mit dem Rotor in Verbindung stehenden-Planeten- getriebestufe, welcher im Unterschied zum vorstehenden Stand der Technik mindestens eine Getriebestufe in Stirnradausführung anstelle einer zweiten Planetengetriebestufe nachgeschaltet ist, um eine weitere Übersetzung der Drehzahl des Rotors in eine schnelle Drehzahl für den Generator zu realisieren. Da bei dieser Bauform wegen der

Moment-Drehzahl-Verhältnisse ebenfalls die antriebsseitige Planetengetriebestufe die geometrischen Abmaße des gesamten Getriebes bestimmt, bestehen auch hier die Probleme hinsichtlich der Abmaße und einer damit in Zusammenhang stehenden großen Masse.

Um das vorstehend aufgezeigte Problem zu bewältigen ist bereits versucht worden, durch eine Leistungsverzweigung in der antriebsseitigen Getriebestufe die äußeren Abmaße des Getriebes-insbesondere den Durchmesser-und damit einhergehend die Masse insgesamt zu reduzieren. Zur Leistungsverzweigung besteht die antriebsseitige Planetenstufe aus mindestens zwei parallelgeschalteten kleineren Planetengetrieben. Um zwischen beiden Planetengetrieben einen verzweigungsbedingten Drehmomenten- ausgleich herbeizuführen, d. h. um eine definierte Leistungsaufteilung zwischen beiden Planetengetrieben zu erzielen, ist versucht worden, relative Drehbewegungen der abtriebsseitigen Getriebebestandteile der Planetenstufe durch eine Schrägverzahnung der in Eingriff stehenden Zahnräder auszugleichen. Der Ausgleich erfolgt über eine entgegengerichtete Schrägverzahnung von parallel geschalteten Zahnrädern des ersten und zweiten Planetengetriebes der antriebsseitigen Planetenstufe. In der Praxis hat sich gezeigt, daß hierdurch gleichwohl störende Relativbewegungen der Planetenräder bewirkt werden, wobei eine große Anzahl von Eingriffpunkten der an der Kraftübertragung be- teiligten Zahnräder der Planentengetriebe zu den ständigen axialen Relativbewegungen führt. Ursache hierfür sind in erster Linie Fertigungstoleranzen der Zahnräder. In Ergebnis dessen kann ein Drehmomentenausgleich in der leistungsverzweigten Planetenstufe nicht befriedigend herbeigeführt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gattungsgemäßes leistung- verzweigendes Getriebe dahingehend weiterzubilden, daß bei Kleinbau und geringer Masse auch ein korrekter Drehmomentenausgleich gewährleistet ist.

Die Erfindung wird ausgehend von einem Getriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen geiöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Ausbildungsformen der Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, daß den leistungsverzweigenden Planetengetrieben einer antriebsseitigen Planetenstufe eine Differentialgetriebestufe nachgeschaltet ist, um eine durch die Parallelschaltung auftretende ungleiche Lastauf- teilung zwischen den einzelnen Planetengetrieben auszugleichen.

Vorzugsweise besteht die Planetenstufe aus genau zwei parallelgeschalteten und hintereinanderliegend angeordneten Planetengetrieben. Diese Anordnung gewährleistet einen effektiven Kraftflußverlauf bei einer überschaubaren Anzahl von Getriebe- elementen.

Der Vorteil dieser Anordnung der Differentialgetriebestufe nach der antriebsseitigen Planetenstufe ermöglicht es, fertigungstoleranzbedingte Relativbewegungen von Getriebeelementen miteinander exakt auszugleichen. Die Differentialgetriebestufe kompensiert ein Drehmomentenungleichgewicht der vorzugsweise zwei abtriebsseitigen Wellen der Planetenstufe, um insoweit eine gleichmäßige Leistungsverzweigung zu erzielen. Somit kann bei kleinem Bauvolumen, das durch die parallelgeschalteten leistungsverzweigenden Planetengetriebe der antriebsseitigen Planetenstufe realisiert wird, auch ein Betrieb unter definierter Leistungsverzweigung erfolgen.

Eine die Erfindung verbessernde Maßnahme besteht darin, daß eine Sonnenwelle des ersten Planetengetriebes mit einer Sonnenwelle des zweiten Planetengetriebes eine koaxiale Hohlwellenanordnung bildet. Somit ist es möglich, auch die beiden Planeten- getriebe der antriebsseitigen Planetenstufe koaxial anzuordnen und ihren Abtrieb ebenfalls koaxial und platzsparend über die jeweiligen Sonnenräder zu bewerkstelligen.

Die Abtriebswelle des Getriebes kann vorzugsweise über eine Stirnradgetriebestufe achsversetzt zur Antriebswelle angeordnet sein, um durch eine hohle Ausgestaltung der Antriebswelle Mittel zur Ansteuerung des Rotors zu führen.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Differentialgetriebe- stufe als sogenanntes"passives Differential"in Form eines Ausgleichsplanetengetriebes ausgebildet. Das Ausgleichsplanetengetriebe führt eine gleichmäßige Leistungsver- zweigung auf die beiden angeschlossenen Sonnenwellen der aus gleichdimensionierten Planetengetrieben bestehenden symmetrisch aufgebauten Planetenstufe durch. Dabei steht die eine Sonnenwelle mit dem Sonnenrad und die andere Sonnenwelle mit dem Hohirad der Differentialgetriebestufe in Wirkverbindung. Der Planetenträger bildet den Abtrieb. Hierbei kann die passive Differentialgetriebestufe entweder koaxial zu den Sonnenwellen oder über eine zwischengeschaltete Stirnradstufe achsversetzt zu den Sonnenwellen angeordnet sein. Das passive Differential in Form eines Ausgleichs- planetengetriebes dient ausschließlich dem Drehmomentenausgleich zwischen beiden Planetengetrieben der antriebsseitigen Planetenstufe. Da die beiden Planetengetriebe insoweit identisch aufgebaut sind, ist diese Ausführungsform hinsichtlich der Herstellung sowie der Ersatzteilhaltung günstig.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Differentialgetriebestufe als sogenanntes"aktives Differential"in Form eines Ausgleichsplanetengetriebes ausgebildet. Das aktive Differential bewirkt einerseits eine gleichmäßige Leistungs- verzweigung der beiden angeschlossenen Sonnenwellen der aus gleichdimensionierten Planetengetrieben bestehenden Planetenstufe ; zum anderen wird die Differential- getriebestufe durch eine asymmetrische Verschaltung der Planetengetriebe der Planetenstufe-wie nachfolgend eingehender erläutert-an der Gesamtübersetzung des Getriebes beteiligt. Weil das aktive Differential neben dem Drehmomentenausgleich ebenfalls an der Übersetzung des Getriebes beteiligt ist, ist eine im Vergleich zur ersten Ausführungsform kleinere Dimensionierung der ersten Planetenstufe möglich, um dasselbe Übersetzungsverhältnis im Getriebe zu realisieren. Ein weiterer Vorteil einer Funktionsintegration von Differential und Übersetzungsstufe ist es, dass weniger Getriebeelemente benötigt werden, so dass sich die Masse des Getriebes insgesamt verringert. Dieser Vorteil wird im Wesentlichen durch die asymmetrische Verschaltung der antriebsseitigen Planetenstufe erzielt.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Differentialgetriebestufe als passives Differential in Form einer axialweich gelagerten und entgegengesetzt schräg- verzahnten Ausgleichsstirnradpaarung ausgebildet ist. Die Ausgleichsstirnradpaarung führt anstelle des Ausgleichsplanetengetriebes gemäß den beiden vorstehenden Aus- führungsformen eine gleichmäßige Leistungsverzweigung über die beiden ange- schlossenen Sonnenwellen der aus gleichdimensionierten Planetengetrieben be- stehenden symmetrisch aufgebauten Planetenstufe herbei. Dabei steht die eine Sonnen- welle mit dem einen Ausgleichsstirnrad der Stirnradpaarung und die andere Sonnenwelle mit dem anderen Ausgleichstirnrad-mit entgegengesetzter Schrägverzahnung-in Wirk- verbindung. Die flexible axiale Lagerung der Ausgleichsstirnradpaarung kann vorzugs- weise über eine koaxial zwischen der Ausgleichsstirnradpaarung und einem abtriebs- seitigen und ebenfalls koaxialen Stirnrad angeordneten axialweichen Kupplung erfolgen.

Die axialweiche Eigenschaft der Kupplung wird vorzugsweise über einen Elastomerkörper als Kupplungselement erzielt.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachfolgend gemeinsam mit der Beschreibung der drei bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.

Es zeigt : Fig. 1 eine sinnbildliche Darstellung eines Getriebes mit passivem Differential in Form eines Ausgleichsplanetengetriebes in koaxialer Anordnung zur antriebsseitigen Planetenstufe als erste Ausführungsform, Fig. 2 eine sinnbildliche Darstellung eines Getriebes nach Figur 1, jedoch in achsversetzter Anordnung zur antriebsseitigen Planetenstufe, Fig. 3 eine Darstellung des Kraftflusses durch das Getriebe nach Figur 1 oder Figur 2 anhand der Wolf schen Symbolik, Fig. 4 eine sinnbildliche Darstellung eines Getriebes mit aktivem Differential in Form eines Ausgleichsplanetengetriebes als zweite Ausführungsform, Fig. 5 eine Darstellung des Kraftflusses durch das Getriebe nach Figur 4 anhand der Wolf schen Symbolik, Fig. 6 eine sinnbildliche Darstellung eines Getriebes mit aktivem Differential in Form einer Ausgleichsstirnradpaarung in Kombination mit einer axialweichen Kupplung als dritte Ausführungsform.

Fig. 7 eine Untervariante zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 Das Getriebe gemäß Figur 1 weist eine in einem Gehäuse 1 drehend gelagerte Antriebs- welle 2 auf, an der ein hier nicht dargestellter Rotor einer Windkraftanlage angebracht ist.

Eine ebenfalls drehend im Gehäuse 1 gelagerte Abtriebswelle 3 stellt die Verbindung zu einem ebenfalls nicht weiter gezeigten Generator zur Erzeugung elektrischer Energie her.

Die Antriebswelle 2 geht zu einer antriebsseitigen Planetenstufe 4. Die Planetenstufe 4 besteht aus zwei parallelgeschalteten Planetengetrieben 5a, 5b, die eine Leistungsver- zweigung bewirken. Zu diesem Zweck besitzen beide Planetengetriebe 5a und 5b einen gemeinsamen Planetenträger 6, der mit der Antriebswelle 2 in Verbindung steht. Die beiden Planetengetriebe 5a und 5b sind identisch aufgebaut. ihr Abtrieb wird durch eine Hohlwellenanordnung derart gebildet, dass eine Sonnenwelle 7 des ersten Planeten- getriebes 5a innerhalb einer hohlen Sonnenwelle 8 des zweiten Planetengetriebes 5b verläuft. Beide Sonnenwellen 7 und 8 gehen eingangsseitig einer Differentialgetriebestufe 9 zu. Die Differentialgetriebestufe 9 ist in Form eines Planetengetriebes ausgebildet und dient dem Drehmomentenausgleich für die vorgeschaltete Planetenstufe 4. Im Sinne

eines passiven Differentials wird dabei eine durch Fertigungstoleranzen bedingte Ungleichheit in der Leistungsverzweigung beider angeschlossener Sonnenwellen 7 und 8 ausgeglichen. Die symmetrische, d. h. aus identischen Getriebeelementen aufgebauten Planetengetriebe 5a und 5b können insoweit lastausgeglichen, d. h. mit optimaler Aufteilung des Leistungsflusses betrieben werden. Die eine Sonnenwelle 7 ist mit dem Sonnenrad und die andere Sonnenwelle 8 mit dem Hohlrad der Differentialgetriebestufe 9 verbunden, deren Planetenträger den Abtrieb bildet. Der Differentialgetriebestufe, die lediglich die Drehmomentenungleichheit für die Planetenstufe 4 ausgleicht, nimmt nicht an der Gesamtübersetzung des Getriebes teil. Zur weiteren Übersetzung ins Schnelle ist der Differentialgetriebestufe 9 eine weitere Stirnradgetriebestufe 10 nachgeschaltet, die gleichsam eine achsversetzte Anordnung der Antriebswelle 3 zur Antriebswelle 2 gewährleistet.

In Figur 2 ist gemäß einer Untervariante die Differentialgetriebestufe 9 über eine zwischengeschaltete Stirnradstufe 12 achsversetzt zu den Sonnenwellen 7 und 8 angeordnet. Die zwischengeschaltete Stirnradstufe 12 besteht aus zwei nebeneinander- liegenden Stirnrädern 13a und 13b. Das Stirnrad 13a ist dabei mit der hohlen Sonnen- welle 8 und das Stirnrad 13b mit der anderen Sonnenwelle 7 verbunden. Beide Stirnräder 13a und 13b sind gleich dimensioniert und koaxial beabstandet zueinander angeordnet und stehen mit korrespondierenden Stirnrädern 14a und 14b, die auf einer gemeinsamen Zwischenwelle 15 angeordnet sind, im Eingriff. Zwischen den beiden Stirnrädern 14a und 14b ist die Differentialgetriebestufe 9 koaxial angeordnet. Dabei ist die eine Sonnenwelle 7 über die Paarung der Stirnräder 13a und 14a mit dem Sonnenrad der Differentialgetriebe-stufe 9 verbunden ; die andere Sonnenwelle 8 ist über die Paarung der Stirnräder 13b und 14b mit dem Hohlrad der Differentialgetriebestufe 9 verbunden.

Die Figur 3 bedient sich zur Darstellung des Leistungsflusses innerhalb des Getriebes der Wolf schen Symbolik. Die Kreissymbole stellen bezogen auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel die beteiligten Planetengetriebe wie folgt dar : ein Strich-Planetengetriebe 5a zwei Stiche-Planetengetriebe 5b drei Stiche-Differentialgetriebestufe 9

Die Bezeichnungen innerhalb der Kreissymbole sind folgenden Anschlüssen eines Planetengetriebes zuzuordnen : 1-Sonnenrad 2-Hohlrad s-Planetenträger Aus dieser Symbolik geht die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen Getriebes der ersten Ausführungsform hervor. Die antriebsseitige Leistung wird durch die parallel geschalteten Planetengetriebe 5a und 5b, welche insoweit die gleiche Drehzahl aus- führen, hälftig verzweigt. Die nachgeschaltete Differentialgetriebestufe fuhrt die ver- zweigte Leistung wieder zusammen, wobei innerhalb der parallelgeschalteten Planeten- getriebe 5a und 5b eine Übersetzung von i/5 ins Schnelle erfolgt ist. Diese Leistungs- verzweigung gestattet es, die Planetengetriebe 5a und 5b mit geringerem Durchmesser zu dimensionieren, was auch die Masse des Getriebes insgesamt verringert.

Der Halbschnitt von Figur 4 stellt gemäß, der zweiten Ausführungsform der Erfindung ein Getriebe mit einem aktiven Differential, das ebenfalls in Form eines Planetengetriebes ausgebildet ist, dar. Die hierfür vorgesehene Differentialgetriebestufe 9 ist zwei gleichdimensionierten, d. h. eine in etwa hälftige Leistungsverzweigung vornehmenden Planetengetrieben 5a und 5b nachgeschaltet. Die beiden Planetengetriebe 5a und 5b, welche die mit der Antriebswelle 2 verbundene eingangsseitige Planetenstufe 4 bilden, sind jedoch im Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel asymmetrisch verschaltet. Damit gleicht die Differentialgetriebestufe 9 nicht allein die Drehmomentungleichheit der beiden angeschlossenen Sonnenwellen 7 und 8 aus, sondern nimmt-bedingt durch die asymmetrische Verschaltung der Planetenstufe 4 auch an der Gesamtübesetzung des Getriebes teil. Hierfür ist der Planetenträger 6 nicht beiden Planetengetrieben 5a und 5b gemeinsam. Die asymmetrische Verschaltung der Planeten- stufe 4 mit der Differentialgetriebestufe 9 erfolgt im Einzelnen derart, dass bei dem Planetengetriebe 5b antriebsseitig das Hohlrad 17 bei gehäusefestem Planetenträger 18 und abtriebsseitigen Sonnenrad 19 angeordnet ist. Bei dem anderen Planetengetriebe 5a ist antriebsseitig der Planetenträger 20 bei gehäusefestem Hohlrad 21 und ebenfalls abtriebsseitigem Sonnenrad 22 angeordnet. Dabei steht das eine Sonnenrad 19 mit dem Hohirad 23 der Differentialgetriebestufe 9 in Verbindung. Zur Transmission dient die hohle Sonnenwelle 8. Das andere Sonnenrad 22 der Planetenstufe 4 steht über die Sonnen- welle 7 mit dem Planetenträger 24 der Differentialgetriebestufe 9 in Verbindung.

Schließlich wird abtriebsseitig über das Sonnenrad 16 der Differentialgetriebestufe 9 und

der abtriebsseitigen Stirnradgetriebestufe 10 die übersetzt Leistung an die Abtriebswelle 3 gebracht.

Das vorstehend beschriebene Getriebe mit aktivem Differential besitzt gemäß. Figur 5 ebenfalls die Funktionsweise einer Leistungsverzweigung durch die parallel geschalteten Planetengetriebe 5a und 5b der Planetenstufe 4. Wegen der vorstehend beschriebenen asymmetrischen Verschaltung der Planetengetriebe 5a und 5b entstehen hier entgegen- gesetzte ausgangsseitige Drehrichtungen. Die Drehzahlen sind im Vergleich zur Abtriebs- drehzahl ebenfalls unterschiedlich. Die Differentialgetriebestufe 9 nimmt jedoch durch diese Verschalung an der Gesamtübersetzung des Getriebes teil. Insgesamt ist beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 70 bei einer kleinen Anzahl von Getriebestufen, also wenigen Zahnrädern möglich, woraus wiederum eine geringere Masse resultiert.

Das dritte Ausführungsbeispiel nach Figur 6 lehnt sich in seiner Konstruktion im Wesentlichen an das erste Ausführungsbeispiel an. Im Unterschied hierzu ist jedoch die Differentiaigetriebestufe 9 als schrägverzahnte Ausgleichsstirnradpaarung 25 ausgebildet.

Da die Ausgleichsstirnradpaarung 25 an der Gesamtübersetzung des Getriebes als Getriebestufe teil hat, ist diese Differentialgetriebestufe 9 als aktives Differential zu bezeichnen. Die Differentialgetriebefunktion führt die Ausgleichsstirnradpaarung 25 durch eine entgegengesetzte Schrägverzahnung der beiden Stirnräder der Ausgleichsstirnrad- paarung 25 aus, die mit einem auf der Sonnenwelle 7 befestigten Ausgleichsstirnrad 26 und einem auf der anderen Sonnenwelle 8 befestigten Ausgleichsstirnrad 27 zusammen- wirkt. Der Drehmomentenausgleich wird im Zusammenwirken der Ausgleichsstirnrad- paarung 25 mit einer axialweichen Lagerung über eine koaxial zwischen der Ausgleichs- stirnradpaarung 25 und einer abtriebsseitigen und ebenfalls koaxialen Stirnrad 28 angeordneten axialweichen Kupplung 29 realisiert. Die axialweiche Kupplung 29 gewährleistet somit einen lastausgleichenden Zahneingriff innerhalb der Ausgleichs- stirnradpaarung 25 mit den Ausgleichsstirnrädern 26 und 27.

Bei einer Untervariante gemäß Figur 7 zu dem vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel ist zwischen den Ausgleichsstirnrädern 26 und 27 und der Ausgleichsstirnradpaarung 25 eine weitere Stirnradstufe 30 angeordnet. Die Stirnradstufe 30 dient einer weiteren Übersetzung ins Schnelle, um das Gesamtübersetzungsverhältnis des Getriebes insoweit zu vergrößern.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht allein auf die vorstehend angegebenen drei bevorzugten Ausführungsbeispiele mit ihren Untervarianten. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.

Bezugszeichenliste 1 Gehäuse 2 Antriebswelle 3 Abtriebswelle 4 Planetenstufe 5 Planetengetriebe 6 Planetenträger 7 Sonnenwelle 8 Sonnenwelle, hohl 9 Differentialgetriebestufe 10 Stirnradgetriebestufe 11 Zwischenwelle 12 Stirnradstufe 13 Stirnräder 14 Stirnräder 15 Zwischenwelle 16 Sonnenrad 17 Hohirad 18 Planetenträger 19 Sonnenrad 20 Planetenträger 21 Hohlrad 22 Sonnenrad 23 Hohlrad 24 Planetenträger 25 Ausgleichsstirnradpaarung<BR> 26 Ausgleichsstirnrad<BR> 27 Ausgleichsstirnrad 28 Stirnrad 29 Kupplung 30 Stirnradstufe