DE60307608T2 - Schmierung einer getriebeeinheit - Google Patents

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Description

  • 1. Einleitung:
  • Zur Maximierung der Lebensdauer von zum Tragen von Planetenrädern (in Planetengetriebestufen von Getrieben) verwendeten Lagern ist es vorteilhaft, in der Lage zu sein, den Lagern Öl in Mengen zuzuführen, die für die spezifische Anwendung erforderlich sind. Wenn Öl einem geschmierten Element mittels eines Lochs oder Schlauchs mit bekannter Geometrie zugeführt wird und wenn Öldruck und -temperatur an einem gewissen Punkt in solch einem Loch oder Schlauch bekannt sind, kann die exakte zugeführte Ölmenge berechnet werden. Die zugeführte Ölmenge kann somit in Funktion des Drucks in dem Schlauch oder Loch verändert werden.
  • Aufgrund relativer Bewegung zwischen dem Planetenträger und dem Gehäuse eines Getriebes wird ein Verfahren benötigt, um Öl von einer stationären Ölleitung zu den rotierenden Planetenlagern zu übertragen, während ein Teil des Drucks in der stationären Ölleitung behalten wird.
  • 2. Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung verschafft ein Verfahren zum Zuführen von Schmiermittel von einer stationären Schmiermittelzufuhr zu einem rotierenden Lager eines Planetengetriebes, und eine Getriebeeinheit zur Verwendung in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Erfindung, gemäß der Einleitung von Anspruch 1 und wie in US 6223613B offenbart.
  • In Übereinstimmung mit einer ihrer Ausführungsformen verschafft die vorliegende Erfindung eine Getriebeeinheit, welche ein Planetenrad umfasst, das um ein Sonnenritzel rotierbar ist und von einem Planetenträger getragen wird, wobei besagter Planetenträger eine ringförmige Baugruppe für den Fluss von Schmiermittel umfasst und welche im Wesentlichen konzentrisch zu der Hauptachse ist, um die der Planetenträger rotierbar ist, und wobei die Getriebeeinheit ein Gehäuse umfasst, das wenigstens eine Schmiermittelzufuhrstelle an einer Position vorgesehen hat, die radial zu besagter ringförmiger Baugruppe des Planetenträgers ausgerichtet ist, betrachtet relativ zu besagter Hauptachse, um die der Planetenträger rotiert, und wobei der Planetenträger Strömungsbahnen für den Fluss von Schmiermittel von besagter ringförmiger Baugruppe zu einem Planetenradlager umfasst.
  • Die ringförmige Baugruppe kann in Umfangsrichtung durchlaufend sein oder kann eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen aufweisen, an denen der Planetenträger in der Lage ist, einen Fluss von Schmiermittel aufzunehmen.
  • Das Gehäuse kann eine einzige Schmiermittelzufuhrstelle umfassen oder beispielsweise eine Vielzahl von in Umfangsrichtung beabstandeten (vorzugsweise gleichförmig in Umfangsrichtung beabstandeten) Zufuhrstellen. Die oder jede Schmiermittelzufuhrstelle kann Schmiermittel entweder in einer Richtung parallel zu der vorerwähnten Rotationsachse oder schräg in die ringförmige Baugruppe lenken. Im Fall einer schrägen Zufuhrrichtung hat das Schmiermittel vorzugsweise eine umfangsgerichtete Komponente der Fließrichtung, die in derselben Richtung verläuft wie die Rotationsrichtung der ringförmigen Baugruppe.
  • Das Gehäuse kann eine ringförmige Baugruppe umfassen, die zu der ringförmigen Baugruppe des Planetenträgers ausgerichtet ist, und Schmiermittel kann besagter ringförmiger Baugruppe des Gehäuses durch eine oder eine Vielzahl von Zufuhrbahnen zugeführt werden.
  • Vorzugsweise erstreckt eine ringförmige Baugruppe von einem des Planetenträgers und Gehäuses in besagter axialer Richtung in eine Aussparung, welche durch die ringförmige Baugruppe des anderen des Planetenträgers und Gehäuses definiert ist, auf eine Weise, die eine Dichtung vom Labyrinthtyp verschafft. Somit kann druckbeaufschlagtes Schmiermittel, das von dem Gehäuse zugeführt wird, unter Druck zu einem Planetenradlager fließen, mit einem Druckverlust, der zum Teil durch die Konstruktion und Toleranzen der Labyrinthdichtung bestimmt wird, und ohne die Notwendigkeit des Vorsehens einer Gleitdichtung zwischen dem Planetenträger und dem Getriebeeinheitengehäuse. Die vorliegende Erfindung schließt jedoch die Verwendung einer Dichtung, die von dem Planetenträger oder Gehäuse getragen wird und mit dem anderen des Planetenträgers und Gehäuses in Kontakt ist, um eine Abdichtung dazwischen zu bewirken, nicht aus.
  • In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführung verschafft die Erfindung ein Verfahren zum Schmieren einer Getriebeeinheit, umfassend ein Planetengetriebe, das von einem Planetenträger getragen wird und rotierbar ist um ein Sonnenritzel und ein Ringrad, das in einem stationären Gehäuse gehalten wird, umfassend das Vorsehen eines Schmiermittelzufuhrkanals durch besagtes stationäres Gehäuse in einer Position, radial ausgerichtet in Bezug zur Rotationsachse des Planetenträgers, wobei eine Schmiermittelaufnahmebaugruppe an einer gegenüberliegenden Seite des Planetenträgers vorgesehen ist, Verschaffen einer Schmiermittelflussbahn von besagter Aufnahmebaugruppe durch besagten Planetenträger in die Umgebung der Planetengetriebewellen und danach Pumpen von Schmiermittel durch den Schmiermittelzufuhrkanal in die Schmiermittelaufnahmebaugruppe und von dort durch die Strömungsbahn durch den Planetenträger.
  • Die Erfindung wird nun detaillierter in der folgenden Beschreibung beschrieben, nur als Beispiel für eine Ausführung, unter Verweis auf die begleitenden Zeichnungen, worin:
  • 1 ein schematisches Querschnittsdiagramm ist, das Schmiermittelzufuhr zu einer Planetengetriebestufe in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
  • 2 eine schematische Querschnittszeichnung ist, welche die Dichtung vom Labyrinthtyp zeigt, die zwischen dem kreisförmigen Ring mit einem U-förmigen Profil und einen maschinell bearbeitete ringnut in dem stationären Gehäuse von 1 gebildet ist; und
  • 3 eine schematische Querschnittszeichnung eines Windturbinengenerators ist, der eine Getriebeeinheit umfasst, welche das Schmiersystem und Verfahren der vorliegenden Erfindung einsetzt.
  • In 1 ist eine typische Planetenstufe eines Getriebes gezeigt. In diesem Fall rotiert der Planetenträger (9) und ist das Ringrad (10) stationär. Der Abtrieb der Planetenstufe geschieht mittels der Sonne (11). Die Planeten (8) und Planetenlager (7) sind an den Planetenwellen (6) montiert, die zusammen mit dem Planetenträger rotieren.
  • Eine stationäre Pumpe (1) speist Öl durch stationäre Ölleitungen und Ölkonditionierelemente (d.h. Kühler, Filter usw.), die in 1 als Element (2) angedeutet sind.
  • Ein kreisförmiger Ring mit einem U-förmigen Profil (4) ist an die Rückseite des Planetenträgers montiert. Dieser Ring passt in eine maschinell bearbeitete Ringnut in dem stationären Gehäuse (3). Da der Ring relativ zu dem rotierenden Planetenträger fixiert ist, rotiert er folglich relativ zu dem stationären Gehäuse. Die Kombination des U-förmigen Rings und der Ringnut in dem Gehäuse bildet einen Kanal (18), durch den Öl durch Löcher in den Verriegelungsplatten (5) in Hohlräume in der Rückseite der Planetenwellen (6) laufen kann. Von hier aus bewegt sich das Öl durch die Löcher in den Planetenwellen zu den Planetenlagern (7).
  • Aufgrund der Tatsache, dass der U-förmige Ring nicht perfekt in die gefräste Nut in dem Gehäuse passt, liegt eine gewisse Menge Ölleckage und Druckabfall vor. Die Leckrate und der Druckabfall ist umgekehrt proportional zu dem Spalt zwischen den rotierenden Elementen in einer Dichtung (20) vom Labyrinthtyp, wie in 2 gezeigt. Der in dem Kanal verbleibende Druck ist verfügbar, um das Öl zu den Planetenlagern hin zu treiben. Dieser Druck in dem Kanal kann experimentell ermittelt werden.
  • Zur praktischen Ausführung dieser Erfindung kann der U-förmige Ring (4) aus Polyamid hergestellt sein. Dieses Material hat eine überlegene Verschleißfestigkeit und bleibt flexibel, selbst wenn es auf üblichen Betriebstemperaturen mit üblichen industriellen Getriebeölen in Kontakt ist. Dies würde die Anwendung kleiner Zwischenräume zwischen dem stationären Gehäuse und dem U-förmigen Ring gestatten, wodurch ein Minimum an Leckage und Druckverlust gewährleistet wird.
  • 3 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Windturbine, die eine Getriebeeinheit (21) beinhaltet, die eine geschmierte Planetengetriebestufe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung aufweist.

Claims (13)

  1. Eine Getriebeeinheit, umfassend ein um ein Sonnenrad (11) rotierbares und von einem Planetenträger (9) getragenes Planetenrad (8), wobei besagter Planetenträger (9) eine ringförmige Baugruppe für den Fluss von Schmiermittel umfasst und welche im Wesentlichen konzentrisch zur Hauptachse ist, um die der Planetenträger (9) rotierbar ist, und wobei die Getriebeeinheit ein feststehendes Gehäuse (3) umfasst, das wenigstens eine Schmiermittelzufuhrstelle (2) an einer radial zu besagter ringförmiger Baugruppe des Planetenträgers (9) ausgerichteten Position aufweist, relativ zu besagter Hauptachse gesehen, um die der Planetenträger (9) rotiert, und wobei der Planetenträger (9) Strömungsbahnen für den Fluss von Schmiermittel von besagter ringförmiger Baugruppe zu einem Planetengetriebelager (7) umfasst, wobei das Gehäuse (3) eine ringförmige Baugruppe umfasst, die zu der ringförmigen Baugruppe (4) des Planetenträgers (9) ausgerichtet ist und wobei Schmiermittel besagter ringförmiger Baugruppe des Gehäuses (3) zugeführt wird, und wobei die ringförmige Baugruppe von einem des Planetenträgers (9) und des Gehäuses (3) sich in axialer Richtung in eine von der ringförmigen Baugruppe des anderen des Planetenträgers (9) und des Gehäuses (3) definierte Aussparung erstreckt, wobei weiterhin die sich in besagter axialer Richtung erstreckende ringförmige Baugruppe einen kreisförmigen Ring umfasst, der an einem von dem Gehäuse (3) oder Planetenträger (9) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass besagter Planetenträger (9) relativ zu dem feststehenden Gehäuse (3) rotiert und besagtem kreisförmigen Ring (4), mit einem U-förmigen Profil versehenen ist.
  2. Eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse (3) eine einzige Schmiermittelzufuhrstelle (2) umfasst.
  3. Eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse (3) eine Vielzahl von Schmiermittelzufuhrstellen (2) umfasst.
  4. Eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Schmiermittelzufuhrstellen (2) gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
  5. Eine Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend Dichtungsmittel (20), die von einem des Planetenträgers (9) oder Gehäuses (3) getragen werden und in Kontakt mit dem anderen des Planetenträgers (9) und des Gehäuses (3) sind, um eine Abdichtung dazwischen zu bewirken.
  6. Eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 5, wobei besagte Abdichtung eine Dichtung (20) vom Labyrinthtyp ist.
  7. Eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1, wobei die ringförmige Baugruppe (4) des Planetenträgers (9) sich in besagter axialer Richtung in eine durch die ringförmige Baugruppe des Gehäuses (3) definierte Aussparung erstreckt.
  8. Eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1, wobei der kreisförmige Ring (4) aus einem Polyamidkunststoffmaterial hergestellt ist.
  9. Eine Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die oder jede Schmiermittelzufuhrstelle (2) in dem Gehäuse (3) Schmiermittel in einer Richtung parallel zur besagten Rotationsachse in die ringförmige Baugruppe des Planetenträgers (9) lenkt.
  10. Eine Getriebeeinheit gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die oder jede Schmiermittelzufuhrstelle (2) in dem Gehäuse (3) Schmiermittel in einer schrägen Richtung zur besagten Rotationsachse in die ringförmige Baugruppe des Planetenträgers (9) lenkt.
  11. Eine Getriebeeinheit gemäß Anspruch 10, wobei die schräge Richtung des Schmiermittelflusses eine umfangsgerichtete Komponente hat, die in derselben Richtung verläuft wie die Rotationsrichtung der ringförmigen Baugruppe des Planetenträgers (9).
  12. Eine Windturbine, die eine Getriebeeinheit gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  13. Ein Verfahren zum Schmieren einer Getriebeeinheit, welche die Merkmale von Anspruch 1 umfasst.
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