Schmierölführung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstufiges Planetengetriebe für eine Windkraftanlage, umfassend eine in einem gemeinsamen Getriebegehäuse untergebrachte eingangsseitige erste Planetenstufe, in der über eine

Steckverzahnung einer Sonnenwelle der ersten Planetenstufe mindestens eine zweite Planetenstufe nachgeschaltet ist, wobei ausgehend von einem im

Getriebegehäuse ausgebildeten ortsfesten Olzuführungskanal ein erster hierüber beaufschlagter Ölführungskanal zur Ölversorgung der Planetenradlager der ersten Planetenstufe, ein zweiter hierüber beaufschlagter Ölführungskanal zur Ölversorgung der Planetenradlager der zweiten Planetenstufe sowie ein dritter hierüber beaufschlagter ölführungskanal zur Ölversorgung der Steckverzahnung vorgesehen sind.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf

Windkraftanlagen. Hierbei kommen mehrstufige Planetengetriebe der hier interessierenden Art zur Übersetzung der Drehbewegung eines

windbeaufschlagten Rotors ins Schnelle zum Antrieb eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie zum Einsatz. Da derartige Planetengetriebe höherer Leistung während des Betriebs hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind, ist auf eine hinreichend zuverlässige Ölversorgung der getriebeinternen Lagerstellen zu achten. Sind mehrere Getriebestufen über eine Steckverzahnung miteinander gekoppelt, so ist auch der Bereich der Steckverzahnung ausreichend zu schmieren und mit öl zu durchspülen, um Verschleißpartikel aus dem Bereich der Steckverzahnung zuverlässig zu entfernen. Stand der Technik

Aus der EP 2 280 193 A2 geht ein mehrstufiges Planetengetriebe für industrielle Anwendungen hervor, bei welchem eine eingangsseitig erste Planetenstufe über eine Steckverzahnung an eine nachfolgende zweite Planetenstufe angekoppelt ist. Die Steckverzahnung wird über eine endseitige Außenverzahnung an der Sonnenwelle der ersten Planetenstufe gebildet, welche mit einer hierzu korrespondierenden Innenverzahnung in eine Aufnahmehülse des

Planetenträgers in Eingriff kommt. Der zweiten Planetenstufe ist eine

getriebeausgangsseitige Stirnradstufe nachgeschaltet, welche ebenfalls über eine Steckverzahnung angekoppelt ist.

Zur Schmierölversorgung der getriebeinternen Lagerstellen sowie auch der Steckverzahnungen besteht ein weit verzweigtes Netz von teilweise miteinander verbundenen getriebeinternen ölführungskanälen, welche in den

Planetenträgern, den Anschlusswellen sowie an ortsfesten Gehäuseanbauteilen mit dazwischen liegenden Drehdurchführungen realisiert sind. Beispielsweise ist der Bereich der Steckverzahnung zwischen der zweiten Planetenstufe und der getriebeausgangsseitigen Stirnradstufe über ein durch eine Eingangswelle der Stirnradstufe axial hindurchgeführten Ölzuführungskanal, einen sich hieran anschließenden Rohrkompensator an den Schmierstoffzuführungskanalabschnitt im Bereich der Aufnahmehülse der Steckverzahnung geführt. Endseitig erfolgt die Schmierölversorgung über eine Düse, welche Schmieröl in Schräg richtung zur Steckverzahnung spritzt. Eine Durchspülung des

Steckverzahnungsbereiches mit hoher Durchflussrate an Schmieröl kann mit dieser Lösung nicht erzielt werden. Ferner erfordert das weit verzweigte Netz der getriebeinternen ölführungskanäle einen hohen fertigungstechnischen Aufwand.

Die EP 2 199 607 A2 offenbart ein gattungsgemäßes mehrstufiges

Planetengetriebe, das gegenüber dem vorstehend diskutierten Stand der Technik mit weniger und kürzeren ölführungskanälen zur Ölversorgung der

Planetenradlager beider Planetenstufen sowie der dazwischenliegenden

Steckverzahnung auskommt. Hierfür ist ein ortsfest im Getriebegehäuse ausgebildeter Ölzuführungskanal vorgesehen, der über mehrere durch eine der Seitenwangen des Planetenträgers hindurchgeführte Ölführungskanäle mit durch den Achsen aller Planetenräder hindurchgeführten Ölführungskanälen in Verbindung steht, welche zu den Planetenradlagern hin offen sind. Hierbei durchdringt der ortsfeste ölzuführungskanal einen hieran befestigten im

Querschnitt L-förmigen Einsatzring, an dessen Radialschenkel eine obere Drehdurchführung zum sich relativ hierzu drehenden Planetenträger der ersten Planetenstufe gebildet ist. An der Unterseite des radialen Abschnitts ist eine weiter Drehdurchführung zum Planetenträger der zweiten Planetenstufe hin gebildet. Diese mündet in einen weiteren Ölführungskanal seitens des

Planetenträgers der zweiten Planetenstufe ein, welcher schließlich im Bereich der Planetenradlager der zweiten Planetenstufe ausmündet, um diese zu schmieren. Die Steckverzahnung zwischen den beiden Planetenstufen wird dagegen über einen sich in Radialrichtung erstreckenden Sprühkopf realisiert, welcher einen waagerechten Abschnitt des Einsatzrings angebracht ist. Auch mit dieser technischen Lösung kann keine wirksame Durchspülung des Bereichs der Steckverzahnung erzielt werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gattungsgemäßes

mehrstufiges Planetengetriebe hinsichtlich seiner getriebeinternen Ölversorgung dahingehend weiter zu verbessern, dass unter Verwendung weniger Bauteile und mit geringem fertigungstechnischen Aufwand eine wirksame Druckölschmierung zum Durchspülen der Steckverzahnung neben der Ölversorgung der

Planetenradlager möglich ist.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zur Ölversorgung der Steckverzahnung ein Ölführungskanal in Radiatrichtung von dem zumindest teilweise durch Planetenträger der zweiten Planetenstufe in Axialrichtung hindurch verlaufenden und demgegenüber längeren Ölführungskanal zur Ölversorgung der Planetenradlager der zweiten Planetenstufe abzweigt, um im Bereich, vorzugsweise dem distalen Endbereich, der Steckverzahnung auszumünden. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass durch den Verzicht auf eine Düse oder Sprühkopf zur Ölversorgung der

Steckverzahnung eine echte Durchspülung und damit eine wirksame Entfernung von Verschleißpartikeln erreicht wird. Hierfür ist das System der

ölführungskanäle so ausgerichtet, dass lediglich eine kurze Abzweigung eines ölführungskanals in Radialrichtung zum Endbereich der Steckverzahnung hin genügt, um ein Teil des Schmieröls unter Druck an den Bereich der

Steckverzahnung zu bringen. Vom distalen Endbereich her durchströmt das Schmieröl die Steckverzahnung und mündet an der gegenüberliegenden Seite der Steckverzahnung aus, um in den Ölkreislauf zurück zu gelangen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des mehrstufigen Planetengetriebes steht die endseitig außenverzahnte Sonnenwelle der ersten Planetenstufe über die Steckverzahnung mit einem innenverzahnten Aufnahmehülsenabschnitt des Planetenträgers der zweiten Planetenstufe in Eingriff. Hierbei zweigt der zweite ölführungskanal vorzugsweise zunächst in Radialrichtung vom ortsfesten Ölzuführungskanal ab und verläuft anschließend in Axialrichtung durch den innenverzahnten Aufnahmehülsenabschnitt des Planetenträgers der zweiten Planetenstufe hindurch. Hiervon zweigt der erfindungsgegenständliche dritte Ölführungskanal in Radialrichtung zum distalen Endbereich der Steckverzahnung hin ab.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform geht der zweite Ölführungskanal seitens der zweiten Planetenstufe versetzt zum dritten Ölführungskanal in einen ebenfalls radialen Kanalabschnitt zur Ölversorgung der dortigen Planetenlager über. Alternativ hierzu ist es jedoch auch möglich, dass dieser radiale

Kanalabschnitt in Richtung der zweiten Planetenstufe auch fluchtend mit dem radialen dritten Ölführungskanal verläuft, welcher zur Druckölschmierung der Steckverzahnung dient. In diesem Falle genügt eine einzige radiale

Durchgangsbohrung durch den Planetenträger.

Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird

vorgeschlagen, dass zur Ölversorgung der Planetenradlager der ersten

Planetenstufe der hierfür vorgesehene erste Ölführungskanal von ortsfesten Ölzuführungskanal in Axialrichtung abzweigt und durch den Planetenträger der ersten Planetenstufe verlässt, um die dortigen Planetenradlager mit Öl zu versorgen. Hierüber kann eine gemeinsame und kurzbauende Ölversorgung auch der ersten Planetenstufe erzielt werden.

Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abzweigung des ersten und zweiten Olführungskanals vom ortsfesten

Ölzuführungskanal über einen als Bestandteil der Drehdurchführung dienenden Olverteilerring gebildet ist, der endseitig des ortsfesten Olführungskanals angeordnet ist und vorzugsweise im Endbereich eines sich nach getriebeinnen erstreckenden Gehäuseabschnitts befestigt ist. Es sei darauf hingewiesen, dass diese spezielle Drehdurchführung über den Ölverteilerring auch unabhängig von der vorstehend erläuterten speziellen Ölversorgung der Steckverzahnung mittels des dritten Olführungskanals bei dem gattungsgemäßen mehrstufigen

Planetengetriebe ausgeführt sein kann.

Vorzugsweise weist der spezielle Ölverteilerring einen im Wesentlichen rechteckigen Außenquerschnitt mit einem innenliegenden T-förmigen

Kanalquerschnitt auf, um die Abzweigungen des ersten und zweiten

Olführungskanals in Axial- bzw. Radialrichtung zu realisieren. Durch die einfache geometrische Form ist dieser spezielle Ölverteilerring, der vorzugsweise aus einem Bronzematerial besteht, einfach herzustellen. Gleichzeitig bildet der spezielle ölverteilerring auch zwei Drehdurchführungen, nämlich in Axialrichtung zum ersten Ölfuhrungskanal hin sowie in Radialrichtung zum zweiten

Ölführungskanal hin. Der funktionsintegrierte ölverteilerring beansprucht wenig Bauraum innerhalb des Ptanetengetriebes.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.

Ausführungsbeispiele

Es zeigt: Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines mehrstufigen Planetengetriebes für eine Windkraftanlage mit den Anschlussbaugruppen, und

Figur 2 eine detaillierte Schnittdarstellung im Detail A aus Figur 1 zur

Veranschaulichung der ölführungskanalstruktur.

Nach Figur 1 besteht ein mehrstufiges Planetengetriebe für eine Windkraftanlage im Wesentlichen aus einer in einem Getriebegehäuse 1 untergebrachten eingangsseitigen ersten Planetenstufe 2 sowie einer dieser nachgeschalteten zweiten Planetenstufe 3. Das mehrstufige Planetengetriebe ist eingangsseitig an einen windbeaufschlagten Rotor 4 angeschlossen. Der Getriebeausgang des Planetengetriebes ist an einen Generator 5 zur Erzeugung von elektrischer Energie angeschlossen. Die erste Planetenstufe 2 weist einen Planetenträger 6 auf, der auf der Antriebsseite mit dem windbeaufschlagten Rotor 4 verbunden ist.

Planetenräder 7 (exemplarisch) sind über - nicht weiter dargestellte - Wälzlager drehbar am Planetenträger 6 gelagert und stehen mit einem ortsfest zum

Getriebegehäuse 1 angeordneten Hohlrad 8 in Zahneingriff. Die Planetenräder 7 stehen außerdem mit einem zentralen Sonnenrad 9 in Zahneingriff, von wo aus sich ausgangsseitig der ersten Planetenstufe 2 eine Sonnenradwelle 10 erstreckt. Der Planetenträger 6 ist u. a. über ein Wälzlager 11 gegenüber dem ortsfesten Getriebegehäuse 1 über einen sich nach radial innen erstreckenden Gehäuseabschnitt 12 gelagert. In dieser schematischen Figur sind nicht alle getriebeinternen Wälzlager zeichnerisch dargestellt.

Über eine Steckverzahnung 13 ist die erste Planetenstufe 2 an der zweiten Planetenstufe 3 angekoppelt. Die Ankopplung erfolgt über einen Planetenträger 14 der zweiten Planetenstufe 3, dessen Planetenräder 15 (exemplarisch) sowohl mit einem gehäusefesten Hohlrad 16 als auch mit einem zentralen Sonnenrad 17 kämmen, woran bei diesem Ausführungsbeispiel der Generator 5 zur Erzeugung von elektrischer Energie angeschlossen ist.

Gemäß Figur 2, welche in etwa den Bereich des Detail A aus Figur 1 illustriert, ist die Steckverzahnung 13 zwischen der ersten Planetenstufe 2 und der zweiten Planetenstufe 3 gebildet aus der endseitig außenverzahnten Sonnenradwelle 10 der ersten Ptanetenstufe 2, welche mit einem innenverzahnten

Aufnahmehülsenabschnitt 18 seitens des Planetenträgers 14 der zweiten Planetenstufe 3 in Eingriff steht. Durch den Gehäusesteg 12 des - hier nicht weiter dargestellten -

Getriebegehäuse 1 verläuft ein von außen her mit Drucköl beaufschlagter Ölzuführungskanal 19. Vom Ölzuführungskanal 19 zweigt ein erster

Ölführungskanal 20 zur Ölversorgung der Planetenradlager 7a der ersten Planetenstufe 2 ab. Außerdem zweigt vom Ölzuführungskanal 19 ein zweiter ölführungskanal 21 zur Ölversorgung der Planetenradlager 15a der zweiten

Planetenstufe 3 ab. Zur Ölversorgung der Steckverzahnung 13 ist weiterhin ein kurzer, dritter Ölführungskanal 22 vorgesehen, der in Radialrichtung von dem durch den Aufnahmehülsenabschnitt 18 des Planetenträgers 14 in Axialrichtung hindurch verlaufenden zweiten Ölführungskanal 21 abzweigt. Der dritte

Ölführungskanal 22 mündet endseitig in eine um den distalen Endbereich der

Sonnenrandwelle 10 herum verlaufende Ringkammer neben einem axialen Anschlag 23 ein, der an dem Planetenträger 14 angeformt ist. Somit wird das vom Ölzuführungskanal 19 in das Planetengetriebe eingebrachte Schmieröl über den zweiten Ölführungskanal 18 und den hiervon abzweigenden dritten

Ölführungskanal 22 in die Ringkammer eingeleitet, von wo aus die

Steckverzahnung 13 axial durchspült und von Verschleißpartikeln befreit wird.

Vom ortsfesten ölzuführungskanal 19 aus zweigt der zweite Ölführungskanal 21 in Radialrichtung ab und erstreckt sich anschließend in Axialrichtung entlang des innenverzahnten Aufnahmehülsenabschnitts 18 des Planetenträgers 14 der zweiten Planetenstufe 3. Seitens der zweiten Planetenstufe 3 geht der zweite Ölführungskanal 21 in einen radialen Kanalabschnitt 24 zur Ölversorgung der dortigen Planetenradlager 15a über. Der radiale Kanalabschnitt 24 des zweiten Ölführungskanals 21 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in Axialrichtung versetzt gegenüber dem radialen dritten Ölführungskanal 22 angeordnet.

Der erste Ölführungskanal 20 ist ebenfalls vom ortsfesten Ölzuführungskanal 19 abgezweigt und durch den Planetenträger 6 der ersten Planetenstufe 2 hindurch in Richtung der dortigen Planetenradlager 7a geführt, um diese mit öl zu versorgen. Die Abzweigung des ersten und zweiten ölführungskanals 20 und 21 vom ortsfesten Ölzuführungskanal 19 ist über einen als Bestandteil einer

Drehdurchführung dienenden Ölverteilerring 25 gebildet, der endseitig des ortsfesten Ölzuführungskanals 19 am Gehäusesteg 12 angebracht ist.

Der Ölverteilerring 25 besitzt eine rechteckigen Außenquerschnitt und ist mit einem innenliegenden T-förmigen Kanalquerschnitt versehen, um die

Abzweigungen zum ersten und zweiten ölführungskanal 20 und 21 in Axial- bzw. Radialrichtung zu realisieren.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, den dritten Ölführungskanal 22 fluchtend mit dem radialen Kanalabschnitt 24 des zweiten Ölführungskanals 21 auszubilden. Je nach herrschenden Platzverhältnissen kann eine der hier beschriebenen technischen Alternativen genutzt werden. Ferner können die hier beschriebenen ölführungskanäle auch weitere Abzweigungen oder bedüste Austrittsöffnungen aufweisen, um eventuell andere Getriebebauteile ebenfalls mit Schmieröl zu versorgen.

Bezugszeichenliste

1 Getriebegehäuse

2 erste Planetenstufe

3 zweite Planetenstufe

4 Rotor

5 Generator

6 Planetenträger

7 Planetenrad

8 Hohlrad

9 Sonnenrad

10 Sonnenradwetle

11 Wälzlager

12 Gehäusesteg

13 Steckverzahnung

14 Planetenträger

15 Planetenrad

16 Hohlrad

17 Sonnenrad

18 Aufnahmehülsenabschnitt

19 Ölzuführungskanal

20 erster Olführungskanal

21 zweiter Olführungskanal

22 dritter Olführungskanal

23 axialer Anschlag

24 radialer Kanalabschnitt

25 Ölverteilerring