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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zur Montage eines solchen Planetenträgers.
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Fertigungstoleranzen und lastbedingte Verformungen führen in einem Planetengetriebe zu Lageabweichen der Planetenräder. Die Folge sind Fehler im Zahneingriff, die mit erhöhtem Verschleiß und verschlechterten Geräuscheigenschaften einhergehen.
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Aus der Druckschrift
WO 2011/157842 A1 ist ein Planetenträger eines Planetengetriebes mit Bolzenaufnahmen von Planetenbolzen bekannt. Die Planetenbolze dienen der drehbaren Lagerung jeweils eine Planetenrads. Der Planetenträger besteht aus einem Basisträger und zwei Schalenelementen pro Planetenbolzen. Die Schalenelemente sind mit dem Basisträger verschraubbar und bilden jeweils zusammen mit dem Basisträger eine Planetenaufnahme. Jedes Ende eines Planetenbolzens ist dabei zwischen einem der Schalenelemente und dem Basisträger fixiert.
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Bei herkömmlichen einstückig ausgeführten Bolzenaufnahmen wird der Planetenträger in der Bolzenaufnahme auf den Planetenbolzen aufgeschrumpft. Hierdurch entsteht eine stabile kraftschlüssige Verbindung. Gemäß der Druckschrift
WO 2011/157842 A1 kann eine entsprechende Kraft durch Verschraubung der Schalenelemente aufgebracht werden. Im Vergleich zu einem massiv ausgestalteten Planetenträger mit einstückigen Bolzenaufnahmen sind aber die Kräfte, die mittels Schrauben aufgebracht werden können, gering. Entsprechend gering belastbar ist die Fixierung der Planetenträger. Ein weiterer Nachteil resultiert aus der Montagereihenfolge. So ist es erforderlich, zunächst die Planetenbolzen in dem Basisträger zu positionieren. Anschließend werden die Schalenelemente aufgeschraubt. Erst hiernach ist es möglich, den jeweiligen Planetenbolzen axial auszurichten, um das Axialspiel bzw. die Vorspannung der Planetenlager einzustellen.
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Die Druckschrift
AT 516029 A4 offenbart einen Planetenträger, bei dem die Planetenbolzen drehbar in dem Planetenträger gelagert sind. Lagerdeckel bilden zusammen mit dem Planetenträger jeweils einen Lagersitz, zur Aufnahme eines axialen Endes eines der Planetenbolzen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Planetenträger verfügbar zu machen, welcher die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere der Verschleiß und die Geräuschemissionen sollen vermindert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Planetenträger nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die Erfindung sieht einen Planetenträger mit einer ersten Aufnahme für einen Planetenbolzen vor. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Planetenträger darüber hinaus eine zweite Aufnahme für denselben Planetenbolzen auf.
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Der Planetenträger ist Teil einer Planetenstufe. Zu der Planetenstufe gehören auch ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad. Das Planetenrad ist drehbar gelagert. Es kämmt mit dem Sonnenrad und/oder mit dem Hohlrad.
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Eine Aufnahme für einen Planetenbolzen wird auch als Bolzenaufnahme oder Bolzenbohrung bezeichnet. Eine Bolzenaufnahme dient dazu, einen Planetenbolzen zu fixieren. Zwischen der Bolzenaufnahme und dem Planetenbolzen besteht mindestens eine formschlüssige Verbindung, die Relativbewegungen zwischen der Bolzenaufnahme bzw. einem Planetenträger, der die Bolzenaufnahme bildet, und dem Planetenbolzen in jede radiale Richtung unterbindet. Die Bolzenaufnahme begrenzt also die Bewegungsfreiheitsgrade des Planetenbolzens mindestens um zwei translatorische Freiheitsgrade, die jeweils in radialer Richtung verlaufen.
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Eine radiale Richtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie orthogonal zu einer Symmetrieachse verläuft, bezüglich derer der Planetenbolzen rotationssymmetrisch ist. Diese Symmetrieachse ist identisch mit einer Drehachse eines Planetenrads, dass drehbar auf dem Planetenbolzen gelagert ist.
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Neben der formschlüssigen Fixierung kann zwischen der Bolzenaufnahme und dem Planetenbolzen eine kraftschlüssige Fixierung bestehen, die Relativbewegungen zwischen dem Planetenbolzen und der Bolzenaufnahme auch in axialer Richtung, d.h. entlang der genannten Symmetrieachse, unterbindet.
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Der Planetenbolzen ist vorliegend entweder in der ersten Aufnahme und gegebenenfalls in der zweiten Aufnahme starr fixiert oder in der ersten Aufnahme und gegebenenfalls in der zweiten Aufnahme drehbar gelagert. Bei einer starren Fixierung sind keinerlei Relativbewegungen zwischen dem Planetenbolzen und der ersten Aufnahme bzw. der zweiten Aufnahme möglich. Insbesondere ist es nicht möglich, den Planetenbolzen, etwa um die obengenannte Symmetrieachse, relativ zu der ersten Aufnahme bzw. zu der zweiten Aufnahme zu verdrehen. Der Planetenbolzen nimmt in diesem Fall die Planetenlager auf, so dass das Planetenrad um eine Drehachse drehbar ist und in dem Planetenbolzen gelagert ist. Dabei ist jeweils ein Innenring der Lager auf dem Planetenbolzen und jeweils ein Außenring der Lager in dem Planetenrad fixiert.
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Im Fall einer drehbaren Lagerung des Planetenbolzens hingegen besteht zwischen dem Planetenrad und dem Planetenbolzen eine starre Verbindung, so dass jegliche Relativbewegungen zwischen dem Planetenrad und dem Planetenbolzen unterbunden werden. Zusammen mit dem Planetenbolzen ist das Rad dabei um eine gemeinsame Drehachse drehbar. Der Planetenbolzen ist mittels eines ersten Lagers drehbar in der ersten Aufnahme gelagert und gegebenenfalls mittels eines zweiten Lagers drehbar in der zweiten Aufnahme gelagert. Der Innenring der Lager ist auch hier jeweils auf dem Planetenbolzen angebracht. Die Außenringe der Lager sind allerdings in der ersten Aufnahme bzw. in der zweiten Aufnahme fixiert.
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Die vorliegende Erfindung betreffend weist der Planetenträger einen Basisträger, ein erstes Aufnahmeelement und in einer bevorzugten Weiterbildung ein zweites Aufnahmeelement auf. Das erste Aufnahmeelement ist rotorseitig angeordnet, das zweite Aufnahmeelement generatorseitig. Der Basisträger dient u.a. dazu, den Planetenträger je nach Ausführungsform drehbar zu lagern oder ortsfest zu fixieren. Entsprechend ist der Basisträger entweder drehbar in einer ortsfesten Komponente, etwa einem Getriebegehäuse, gelagert oder starr, d.h. ohne die Möglichkeit einer Relativbewegung, in der ortsfesten Komponente fixiert.
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Der Planetenträger ist mindestens zweistückig ausgeführt. Der Basisträger und das Aufnahmeelement bilden dabei zwei verschiedene Stücke des Planetenträgers. Insbesondere sind der Basisträger und das Aufnahmeelement nicht einstückig miteinander verbunden.
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Das erste Aufnahmeelement und das gegebenenfalls vorhandene zweite Aufnahmeelement sind an dem Basisträger befestigbar. Es ist also möglich, das erste Aufnahmeelement und gegebenenfalls das zweite Aufnahmeelement an dem Basisträger zu fixieren. Die Fixierung ist starr, d.h. jegliche Relativbewegungen zwischen dem Basisträger und dem ersten Aufnahmeelement bzw. zwischen dem Basisträger und dem zweite Aufnahmeelement werden durch die Fixierung unterbunden.
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Vorzugsweise sind das erste Aufnahmeelement und/oder das zweite Aufnahmeelement lösbar an dem Basisträger befestigt. Zu diesem Zweck kommen Schraubverbindungen in Frage. Das erste Aufnahmeelement und/oder das zweite Aufnahmeelement sind dann an dem Basisträger verschraubbar.
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Erfindungsgemäß ist zwischen dem Basisträger und dem ersten Aufnahmeelement eine erste elastische Einlage eingebracht. Zwischen dem Basisträger und dem zweiten Aufnahmeelement kann darüber hinaus eine zweite elastische Einlage eingebracht sein.
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Derartige Einlagen ermöglichen in geringem Umfang Relativbewegungen zwischen dem Planetenbolzen und dem Planetenträger. Dies gibt dem Planetenbolzen die Freiheit, lokale Maßabweichungen zu kompensieren. Zudem verbessert sich die Lastverteilung zwischen den einzelnen Planetenbolzen.
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Der der Erfindung zu Grunde liegende Effekt wird erreicht, wenn die Einlagen elastischer sind als der übrige Planetenträger, insbesondere der Basisträger und das erste Aufnahmeelement. Dies bedeutet, dass der E-Modul der Einlagen geringer ist als der E-Modul des übrigen Planetenträger, insbesondere des Basisträgers und des ersten Aufnahmeelements.
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Die Einlagen sind in bevorzugten Weiterbildungen schalenförmig ausgeführt. Eine schalenförmige Einlage lässt sich auf das Aufnahmeelement aufstecken, bevor dieses zusammen mit der Einlage an dem Basisträger befestigt wird.
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Eine schalenförmige Einlage hat die Form einer Schale. Eine Schale ist ein Hohlkörper mit einer Öffnung, der keine Hinterschnitte aufweist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung bildet ausschließlich das erste Aufnahmeelement die erste Aufnahme für den Planetenbolzen aus, wobei ein erstes axiales Ende des Planetenbolzens ausschließlich mittels der ersten axialen Aufnahme fixiert ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bildet entsprechend ausschließlich das zweite Aufnahmeelement die zweite Aufnahme für den Planetenbolzen aus, wobei der Planetenbolzen ausschließlich mittels der ersten Aufnahme und der zweiten Aufnahme fixiert ist. Insbesondere ist ein zweites axiales Ende des Planetenbolzens, das dem ersten axialen Ende gegenüberliegt, ausschließlich mittels der zweiten Aufnahme fixiert. Dies bedeutet insbesondere, dass der Basisträger weder die erste Aufnahme für den Planetenbolzen noch die zweite Aufnahme für den Planetenbolzen ausbildet. Somit fixieren das erste Aufnahmeelement und das zweite Aufnahmeelement jeweils den Planetenbolzen, wie oben beschrieben, mindestens formschlüssig in jede radiale Richtung. Ein direkter Kontakt zwischen dem Basisträger und dem Planetenbolzen besteht dabei nicht. Wohl aber besteht ein direkter Kontakt zwischen dem Planetenbolzen und dem ersten Aufnahmeelement, zwischen dem ersten Aufnahmeelement und dem Basisträger sowie gegebenenfalls zwischen dem Planetenbolzen und dem zweiten Aufnahmeelement und zwischen dem zweiten Aufnahmeelement und dem Basisträger.
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Jeder in radialer Richtung zwischen dem Planetenbolzen und dem Basisträger verlaufende Lastpfad, vorzugsweise darüber hinausgehend jeder zwischen dem Planetenbolzen und dem Basisträger verlaufende Lastpfad verläuft durch das erste Aufnahmeelement und/oder durch das zweite Aufnahmeelement.
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Bevorzugt weisen das erste Aufnahmeelement und/oder das zweite Aufnahmeelement jeweils eine Aussparung, auch als Loch bezeichnet, auf. In die Aussparung kann der Planetenbolzen mindestens teilweise eingeführt werden. Eine Wandung der Aussparung kommt dabei in Kontakt mit dem Planetenbolzen. Die Wandung hat vorzugsweise die Form einer Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders. Eine Kontaktfläche des Planetenbolzens, entlang welche der Planetenbolzen mit der Wandung der Aussparung in Kontakt kommt, hat bevorzugt ebenso die Form einer Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders. Auf diese Weise wird der Planetenbolzen in der Aussparung radial fixiert.
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Der oben beschriebene Planetenträger ermöglicht es, gemäß einem erfindungsgemäßem Verfahren das erste Aufnahmeelement und/oder das zweite Aufnahmeelement erst an den Basisträger zu befestigen, nachdem der Planetenbolzen in der ersten Aufnahme und damit in dem ersten Aufnahmeelement und/oder in der zweiten Aufnahme und damit in dem zweiten Aufnahmeelement fixiert wurde. Insbesondere ist es möglich, das erste Aufnahmeelement und/oder das zweite Aufnahmeelement auf den Planetenbolzen aufzuschrumpfen und so einen Pressverband zwischen dem ersten Aufnahmeelement und dem Planetenbolzen und/oder zwischen dem zweiten Aufnahmeelement und dem Planetenbolzen herzustellen. Auch vereinfacht sich die Montage gegebenenfalls benötigter Sicherungsringe und Abstandhalter auf dem Planetenbolzen.
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Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Planetenstufe eignet sich für die Verwendung als Teil eines Getriebes einer Windkraftanlage.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
- 1 eine Seitenansicht eines Planetenträgers mit vormontierbaren Bolzenaufnahmen;
- 2 einen Querschnitt desselben Planetenträgers;
- 3 die Montage des Planetenbolzens und der Aufnahmeelemente;
- 4 ein verschraubtes Aufnahmeelement; und
- 5 eine Aufsicht.
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Ein in 1 dargestellter Planetenträger 101 weist Bolzenaufnahmen 103 auf. Die Bolzenaufnahmen 103 sind hier jeweils als Durchgangsbohrungen ausgeführt, können alternativ aber auch als Sacklochborungen ausgeführt sein.
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Der Planetenträger 101 ist insgesamt siebenstückig. Er besteht aus einem Basisträger und insgesamt sechs Aufnahmeelementen 107. In 1 dargestellt sind drei der Aufnahmeelemente 107. Diesen gegenüberliegend ist jeweils ein weiteres Aufnahmeelement 107 angeordnet. Jedes Aufnahmeelement 107 bildet eine Bolzenaufnahme 103 aus. Insgesamt sind also sechs Bolzenaufnahmen 103 vorhanden, die paarweise einen Planetenbolzen aufnehmen können.
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Ein in 1 gekennzeichneter Querschnitt A-A ist in 2 im Detail dargestellt. Hiernach ist ein Planetenbolzen 201 in einer ersten Bolzenaufnahme 203 und einer zweiten Bolzenaufnahme 205 fixiert. Ein erstes Aufnahmeelement 207 bildet die erste Bolzenaufnahme 203, ein zweites Aufnahmeelement 209 entsprechend die zweite Bolzenaufnahme 205. Das erste Aufnahmeelement 207 und das zweite Aufnahmeelement 209 sind jeweils in dem in 2 nicht dargestellten Basisträger 105 fixiert. Ein Planetenrad 211 ist mittels Planetenlager 213 drehbar in dem Planetenbolzen gelagert.
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Die in 1 und 2 dargestellte Anordnung lässt sich gemäß 3 montieren. In einem ersten Montageschritt 301 wird der Planetenbolzen 201 in die Planetenlager 213 eingeführt, die zuvor bereits mit dem Planetenrad 211 verfügt wurden. Das erste Aufnahmeelement 207 und das zweite Aufnahmeelement 209 werden in einem zweiten Montageschritt 303 auf dem Planetenbolzen 201 geschoben und dort fixiert.
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Die Bolzenaufnahmen 103, 207, 209 können mittels Schrauben 401 mit dem Basisträger 105 verschraubt werden. Dies ist in 4 dargestellt.
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Zwischen dem Planetenträger 103, 203, 205 und den Bolzenaufnahmen 103, 207, 209 befindet sich hier jeweils eine elastische, schalenförmige Einlage 403, die etwa aus einem Elastomer bestehen kann. Die Einlagen 403 erlauben geringfügige Bewegungen der Bolzenaufnahmen 103, 207, 209 relativ zu dem Planetenträger 105.
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Pro Bolzenaufnahme 103, 207, 209 sind zwei Einlagen 403 vorgesehen. Jede Einlage ist von zwei schalenförmigen Elementen 405 eingefasst. Diese verbessern die Montierbarkeit.
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Die schalenförmigen Elemente 405 bestehen aus einem härteren Material als die Einlagen 403. Der E-Modul der schalenförmigen Elemente 405 ist also größer als der E-Modul der Einlagen 403.
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5 zeigt eine Aufsicht der Anordnung aus 4. Hier ist erkennbar, dass die Einlagen 403 und die schalenförmigen Elemente 405 jeweils ein äußeres Ende des Aufnahmeelements 107, 207, 209 vollständig umschließen. Die Einlagen 403 und die schalenförmigen Elemente 405 weisen jeweils eine Öffnung auf, in die das Aufnahmeelement 107, 207, 209 eingreift.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Planetenträger
- 103
- Bolzenaufnahme
- 105
- Basisträger
- 107
- Aufnahmeelement
- 201
- Planetenbolzen
- 203
- erste Bolzenaufnahme
- 205
- zweite Bolzenaufnahme
- 207
- erstes Aufnahmeelement
- 209
- zweites Aufnahmeelement
- 211
- Planetenrad
- 213
- Planetenlager
- 301
- erster Montageschritt
- 303
- zweiter Montageschritt
- 401
- Schrauben
- 403
- Einlage
- 405
- schalenförmiges Element
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/157842 A1 [0003, 0004]
- AT 516029 A4 [0005]
