WO2019115202A1 - Planetengetriebestufe mit einer gleitlageranordnung, insbesondere für eine planetenradlagerung in einem windkraftgetriebe - Google Patents

Planetengetriebestufe mit einer gleitlageranordnung, insbesondere für eine planetenradlagerung in einem windkraftgetriebe Download PDF

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WO2019115202A1
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planetary gear
gear stage
conical
stage according
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Maarten OOMS
Koen Krieckemans
Roger Bogaert
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Zf Friedrichshafen Ag
Zf Wind Power Antwerpen N.V.
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Definitions

  • the invention relates to a planetary gear stage, in particular for a wind power transmission of a wind turbine, comprising a sliding bearing arrangement for the planetary gear within the planetary gear, comprising at least three Planetenradwellen, on each of which at least one planet gear is rotatably supported by the sliding bearing assembly, which is mounted on the respective Planetenradwelle bearing bushing unit for Combined axial and radial bearing of the planetary gear has.
  • wind turbine transmissions usually include at least one planetary gear stage for the translation of a gear input side generated by a windbeetzschlagten rotor rotational movement in rapid to drive the output side to drive an electric generator for generating electrical energy.
  • the bearings of such transmissions such as the planet carrier bearing, the Sonnenradwellenlagerung and in particular the Planetenradlagerung, may be equipped with bearings or plain bearings.
  • the bearing takes place via a lubricating oil film produced between a stationary component and a component rotating relative thereto, which is maintained in operation via a transmission-internal lubricating oil supply.
  • the above-mentioned Planetenradlagerung is charged because of the most helical planet gears both in the radial direction and in the axial direction and therefore to store.
  • a generic planetary gear stage with a slide bearing arrangement which ensures both a radial bearing and an axial bearing of the planetary gears.
  • the slide bearing arrangement has a radial contact surface and on both sides adjacent axial contact surfaces.
  • two bearing sleeves are provided, which are fixedly connected to the Planetenradwelle.
  • Each bearing sleeve has an L-shaped cross-section and has the above-mentioned radial contact surface as well the axial contact surfaces.
  • the L-shaped bearing sleeves form a U-shaped cross-section in the mounted state. In the axial direction, the bearing clearance is blocked by double-sided attacks.
  • a part of the planetary gear is located within the U-shaped cross section, which is formed by the bearing sleeves.
  • a radial slide carrier consisting of plain bearing material is arranged between the radial contact surface of the stationary, L-shaped bearing sleeves and the radial contact surface of the planetary gear.
  • an existing also plain bearing material axial slide between the axial contact surface of the fixed L-shaped bearing sleeves and the axial contact surface of the planet gear is arranged. In this slide bearing assembly, a precise production of the L-shaped sleeves is required to ensure the most constant possible lubricant film thickness.
  • the bearing bush unit for combined axial and radial bearing comprises a pair of tapered bearing rings, each having a cylindrical inner surface and an outer surface inclined thereto, the inner surface attached to the Planetenradwelle or at least one of them inner plain bearing bush comes into abutment, whereas the outer surface cooperates with a bearing surface corresponding thereto formed on the part of the planetary gear or a similar component to form a sliding bearing.
  • the advantage of the solution according to the invention lies in the fact that, in contrast to the prior art, in which a total of three bearing surfaces for the combined axial and radial bearings are used in the interest here special application of a Planetenradlagerung only two beveled from each other arranged bearing surfaces part of the standing Component and - opposite - be used by the relatively rotating component. Due to the conical bearing rings used in the bearing bushing unit according to the invention, the deformations occurring during operation can be functionally compensated within the planetary gear stage. In particular, this applies to the complex loads that arise in a wind turbine by the forces and moments introduced by the rotor into the wind turbine gearbox. As a result, the wear is minimized and the sliding bearing assembly according to the invention consequently has a longer service life, in contrast to the prior art.
  • the conical bearing ring to form the bearing bush unit according to the invention has a triangular cross-section.
  • This is not based on the strict geometric shape of a triangle. Rather, rounding in the edge region thereof are also included.
  • the triangular cross-section also includes geometric shapes in which acute-angled end portions of the cross-section are truncated so that, strictly speaking, this results in a polygonal cross-sectional geometry.
  • two conical bearing rings are joined together with their acute-angled side, so that this forms an O-arrangement for the sliding bearing assembly.
  • the slide bearing assembly can be realized with or without floating plain bearing bushing.
  • the two conical bearing rings are in principle back-to-back positioned to each other and form so far an X-arrangement for the sliding bearing assembly.
  • a design with or without floating plain bearing bush is conceivable.
  • the two embodiments of a sliding bearing arrangement allow a particular radial bearing of the planetary gear and also ensure a sufficient axial bearing thereof, wherein the geometries of the components of the sliding bearing assembly can be produced easily manufacturing technology.
  • the two bearing bushing unit forming conical bearing rings in the O-arrangement or the X-arrangement are releasably fixed to the Planetenradwelle.
  • This can for example take place via a screw.
  • the bearing bush unit is secured against rotation relative to the Planetenradwelle. This rotation can also be done by way of example, via a tongue and groove connection or a profile toothing.
  • the two conical bearing rings releasably together, for example, to screw.
  • the so far attached bearing rings form a stable bearing bush unit.
  • at least one intermediate ring is arranged axially between the conical bearing rings in order to bridge any larger bearing widths or to create a lubricant oil supply or removal to or from the bearing gap by means of a transverse channel extending through the intermediate ring.
  • the two conical bearing rings are arranged in a corresponding thereto receiving groove of the planetary, which is at least partially formed together with a planet carrier.
  • the two conical bearing rings can be mounted. After assembly, the substantially U-shaped receiving groove is formed, in which the two conical bearing rings are positioned functionally.
  • additional connecting means can - be dispensed with - except for a rotation.
  • each conical bearing ring is assigned an inner plain bearing bush with an L-shaped cross-section, which together form a substantially chen U-shaped receiving groove forming attached to the Planetenradwelle, wherein the conical bearing rings form a floating plain bearing bushing arrangement with respect to the inner plain bearing bushes on the one hand and the planet or a thereto attached additional plain bearing bush on the other.
  • the conical bearing rings themselves form a floating plain bearing bush arrangement, wherein both their outer surfaces and their inner surfaces define a sliding bearing gap.
  • the angle a between the cylindrical inner surface and the obliquely extending outer surface of each conical bearing ring is in the range between 2 ° to 45 °.
  • Another essential variable design feature is the ratio between the width of the conical bearing ring and the outer diameter of the Planetenradwelle. This ratio is preferably> 0.2, more preferably> 0.6 or> 0.8. In this measurement ratio, the sliding bearing assembly has a sufficiently large load capacity at the same time compact geometric dimensions.
  • the sliding bearing surfaces of the sliding bearing arrangement - with or without an additional floating plain bearing bush - be at least partially provided with a vapor-deposited hard material layer.
  • a vapor-deposited hard material layer when the plain bearing parts of a conventional plain bearing material - for example, a white metal or brass material - are made, it is advisable to apply to extend the bearing life such a hard material layer.
  • it is proposed to deposit the hard material layer from the vapor phase, for example by means of the PVD coating method known per se (PVD Physical Vapor Deposition).
  • the plain bearing arrangement according to the invention for planet gears of a planetary gear stage can be used in conjunction with all types of planet carriers, that is, for example, for single-sided planetary carrier, double-sided planet carrier or planet carrier with a back plate, which is also referred to as a bogie plate.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a schematic wind power transmission, the transmission input-side planetary gear stage is equipped with a sliding bearing assembly according to the invention in the region of the planetary gear,
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal section of a first embodiment of a sliding bearing arrangement
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal section of a second embodiment of a sliding bearing arrangement
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section of a third embodiment of a slide bearing arrangement
  • Fig. 5 is a schematic longitudinal section of a fourth embodiment of a sliding bearing assembly
  • Fig. 6 is a schematic longitudinal section of a fifth embodiment of a sliding bearing assembly.
  • the schematized wind power transmission essentially comprises an input shaft 2 which is rotatably mounted in a transmission housing 1 and which is formed integrally with a planet carrier 3 of a transmission input side planetary gear stage 4.
  • the transmission-input-side planetary gear stage 4 forms a output via a sun gear shaft 5, which drives a downstream second planetary gear stage 6.
  • a sun gear 7 of this second planetary gear 4 forms the output to a gear output side spur gear 8 with output shaft 9, which serves to drive a - not shown here - electric generator of the wind turbine with respect to the input speed higher speed.
  • the transmission input-side planetary gear stage 4 has a slide bearing arrangement 10 in the region of the planetary gear shafts 11 (by way of example) for supporting the planetary gear 12 associated therewith.
  • Each planetary gear 12 is in the context of the planetary gear 4 on the one hand in meshing with the sun gear 5 and on the other hand in meshing engagement with a ring gear 13 which is fixedly mounted on the transmission housing 1.
  • a slide bearing assembly 10a is formed in the form of an O-arrangement.
  • a bearing bush unit for combined axial and radial bearing of the planetary gear 12 with respect to the Planetenradwelle 11 is formed from a pair of conical bearing rings 100a and 100b.
  • the two conical bearing rings 100a and 100b come to rest against each other via their respective acute-angled side surface.
  • Each conical bearing ring 100a and 100b has a cylindrical inner surface 110 (by way of example) and an outer surface 120 extending at an angle thereto (by way of example).
  • the inner surface is opposite the outer surface at an angle a of 15 °.
  • the inner surface 110 comes to the Planetenradwelle 11 to the plant.
  • the outer surface 122 corresponds in this embodiment with a floating bushing 130 (exemplary), which on the other hand corresponds to the associated bearing surface on the planet gear 12.
  • the bearing bushing unit forming conical bearing rings 100a and 100b are releasably and non-rotatably fixed to the Planetenradwelle 11.
  • the planetary gear shaft 11 is further traversed by an oil feed 140 for lubricating oil supply of the bearing column of the sliding bearing assembly 10 a, which is fed from - not shown here - external body ago.
  • the two bearing bushing unit forming conical bearing rings 200a and 200b are also provided with a triangular cross-section, but the facing acute-angled corner regions are flattened, so that the two conical bearing rings 200a and 200b via mutually corresponding annular abutment surfaces abut each other , Over several circumferentially distributed screws 210 (exemplified), the two conical bearing rings 200a and 200b are releasably secured together.
  • the consisting of the two interconnected conical bearing rings 200a and 200b bearing bush unit is arranged in a corresponding thereto receiving groove 220 of the Planetenradwelle 11. This substantially U-shaped receiving groove 220 serves to position the bearing bush unit.
  • the receiving groove 220 is bounded by the planet carrier 3.
  • the bearing bush unit can be mounted by inserting the Planetenradwelle 11 in the space provided for breakthroughs in the planet carrier 3.
  • the sliding bearing assembly 10b also includes the conical bearing rings 200a and 200b each associated floating plain bearing bushes 230 (exemplary), which is arranged between each conical bearing ring 200a and 200b and the bearing surface corresponding thereto bearing side 12 of the planet.
  • a pair of tapered bearing rings 300a and 300b form a slide bearing assembly 10c in an X arrangement.
  • an intermediate ring 310 is arranged, via the transverse channel and an oil drain from the bearing gap.
  • the outer face of the bearing bush unit a stop ring 320 is provided in each case to guide the here also for slide bearing assembly 10c associated floating plain bearing bushes 330.
  • a pair of conical bearing rings 400a and 400b are provided in an O arrangement which are fixed to the planetary gear shaft 1 1.
  • the sliding bearing surfaces of the two conical bearing rings 400a and 400b are each provided with a hard material layer 410 (by way of example), for example designed as a PVD coating, the course of which is indicated by a dashed-dotted line.
  • the slide bearing assembly 10d of this embodiment does not require a floating plain bearing bush, wherein the lubricating oil supply of the lubricating gap, which here is formed directly between the two conical bearing rings 400a and 400b on the one hand and the corresponding bearing surface on the part of the planetary gear 12, is supplied via an oil feed channel 440.
  • each conical bearing ring 500a and 500b is associated with an inner plain bearing bush 510a or 510b with an L-shaped cross section, which form a U-shaped receiving groove 520.
  • the two inner plain bearing bushes 510a and 510b are fixed to the Planetenradwelle 1 1, whereas the two conical bearing rings 500a and 500b here form a floating plain bearing bushing arrangement.
  • the floating bearing conical bearing rings 500a and 500b between the inner plain bearing bushes 510a and 510b on the one hand and the planet gear 12 are arranged.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Planetengetriebestufe mit einer Gleitlageranordnung (10; 10a-10e), insbesondere für eine Planetenradlagerung, umfassend mindestens drei Planetenradwellen (11 ), auf welche jeweils mindestens ein Planetenrad (12) durch die Gleitlageranordnung (10; 10a-10e) drehbar gelagert ist, welche eine an der jeweiligen Planetenradwelle (11 ) angebrachte Lagerbuchseneinheit zur kombinierten Axial- und Radiallagerung des Planetenrades (12) aufweist, wobei die Lagerbuchseneinheit einen Paar von konischen Lagerringen (100a, 100b - 500a, 500b) umfasst, die jeweils eine zylindrische Innenfläche (110) sowie eine hierzu schräg verlaufende Außenfläche (120) aufweisen, wobei die Innenfläche (110) an der Planetenradwelle (11 ) oder an mindestens einer hieran angebrachten inneren Gleitlagerbuchse (510a, 510b) zur Anlage kommt und die Außenfläche (120) mit einer korrespondierend hierzu geformten Lagerfläche seitens des Planetenrades (12) zur Bildung eines Gleitlagers zusammenwirkt.

Description

Planetenqetriebestufe mit einer Gleitlageranordnung, insbesondere für eine
Planetenradlaqerunq in einem Windkraftqetriebe
Die Erfindung betrifft eine Planetengetriebestufe, insbesondere für ein Windkraftgetriebe einer Windkraftanlage, mit einer Gleitlageranordnung für die Planetenradlagerung innerhalb der Planetengetriebestufe, umfassend mindestens drei Planetenradwellen, auf welche jeweils mindestens ein Planetenrad durch die Gleitlageranordnung drehbar gelagert ist, welche eine an der jeweiligen Planetenradwelle angebrachte Lagerbuchseneinheit zur kombinierten Axial- und Radiallagerung des Planetenrades aufweist.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf den Großgetriebebau. Insbesondere Windkraftgetriebe enthalten gewöhnlich mindestens eine Planetengetriebestufe zur Übersetzung einer getriebeeingangsseitig von einem windbeaufschlagten Rotor erzeugten Drehbewegung ins Schnelle, um getriebeausgangsseitig einen elektrischen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie anzutreiben. Die Lagerstellen derartiger Getriebe, beispielsweise die Planetenträgerlagerung, die Sonnenradwellenlagerung und insbesondere auch die Planetenradlagerung, können mit Wälzlagern oder Gleitlagern ausgestattet sein. Bei der im Rahmen der vorliegenden Erfindung interessierenden Gleitlagerung erfolgt die Lagerung über einen zwischen einem stehenden Bauteil und einem relativ hierzu drehenden Bauteil erzeugten Schmierölfilm, welcher über eine getriebeinterne Schmierölzuführung im Betrieb aufrechterhalten wird. Insbesondere die vorstehend erwähnte Planetenradlagerung ist wegen der meist schräg verzahnten Planetenräder sowohl in Radialrichtung als auch in Axialrichtung belastet und demzufolge zu lagern.
Aus der EP 2 662 598 A1 geht eine gattungsgemäße Planetengetriebestufe mit einer Gleitlageranordnung hervor, welche sowohl eine Radiallagerung als auch eine Axiallagerung der Planetenräder gewährleistet. Hierzu weist die Gleitlageranordnung eine radiale Kontaktfläche sowie hierzu beidseits benachbarte axiale Kontaktflächen auf. Bei der vorbekannten Gleitlageranordnung sind zwei Lagerhülsen vorgesehen, welche fest mit der Planetenradwelle verbunden sind. Jede Lagerhülse besitzt einen L- förmigen Querschnitt und weist die vorstehend erwähnte radiale Kontaktfläche sowie die axialen Kontaktflächen auf. Die L-förmigen Lagerhülsen bilden im montierten Zustand einen U-förmigen Querschnitt. In Axialrichtung ist das Lagerspiel durch beidseitige Anschläge blockiert. Ein Teil des Planetenrades befindet sich innerhalb des U- förmigen Querschnitts, welcher durch die Lagerhülsen gebildet ist. Im Rahmen der Gleitlageranordnung ist ein aus Gleitlagermaterial bestehender radialer Gleitträger zwischen der radialen Kontaktfläche der feststehenden, L-förmigen Lagerhülsen und der radialen Kontaktfläche des Planetenrades angeordnet. Außerdem ist ein ebenso aus Gleitlagermaterial bestehender axialer Gleitträger zwischen der axialen Kontaktfläche der feststehenden L-förmigen Lagerhülsen und der axialen Kontaktfläche des Planetenrades angeordnet. Bei dieser Gleitlageranordnung ist eine präzise Fertigung der L-förmigen Hülsen erforderlich, um eine möglichst konstante Schmierfilmdicke zu gewährleisten.
Es ist die Auflage der vorliegenden Erfindung, die Gleitlageranordnung einer Planetengetriebestufe der vorstehend beschriebenen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine kombinierte Axial- und Radiallagerung in fertigungstechnisch einfacher Weise ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Planetengetriebestufe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Lagerbuchseneinheit zur kombinierten Axial- und Radiallagerung ein Paar von konischen Lagerringen umfasst, die jeweils eine zylindrische Innenfläche sowie eine demgegenüber schräg hierzu verlaufende Außenfläche aufweisen, wobei die Innenfläche an der Planetenradwelle oder an mindestens einer hieran angebrachten inneren Gleitlagerbuchse zur Anlage kommt, wohingegen die Außenfläche mit einer korrespondierend hierzu geformten Lagerfläche seitens des Planetenrades oder eines ähnlichen Bauteils zur Bildung eines Gleitlagers zusammenwirkt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem insgesamt drei Lagerflächen für die kombinierte Axial- und Radiallagerung zum Einsatz kommen, bei der hier interessierenden speziellen Anwendung einer Planetenradlagerung nur zwei abgeschrägt voneinander angeordnete Lagerflächen seitens des stehenden Bauteils sowie - gegenüberliegend - seitens des relativ hierzu rotierenden Bauteils verwendet werden. Aufgrund der im Rahmen der erfindungsgemäßen Lagerbuchseneinheit verwendeten konischen Lagerringe können die während des Betriebs auftretenden Verformungen innerhalb der Planetengetriebestufe funktionsgerecht kompensiert werden. Insbesondere gilt dies hinsichtlich der komplexen Belastungen, welche bei einer Windkraftanlage durch die vom Rotor her in das Windkraftgetriebe eingeleiteten Kräfte und Momente entstehen. Hierdurch wird der Verschleiß minimiert und die erfindungsgemäße Gleitlageranordnung weist im Gegensatz zum Stand der Technik infolgedessen eine längere Standzeit auf.
Vorzugsweise weist der konische Lagerring zur Bildung der erfindungsgemäßen Lagerbuchseneinheit einen dreieckförmigen Querschnitt auf. Dies orientiert sich nicht an der strengen geometrischen Form eines Dreiecks. Vielmehr sind auch Abrundungen im Kantenbereich hiervon mit umfasst. Genauso beinhaltet der dreieckförmige Querschnitt auch geometrische Formen, bei denen spitzwinklige Endbereiche des Querschnitts abgeschnitten sind, so dass sich streng genommen hieraus eine polygonale Querschnittsgeometrie ergibt.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind zwei konische Lagerringe mit ihrer spitzwinkligen Seite aneinandergefügt, so dass sich hieraus eine O- Anordnung für die Gleitlageranordnung bildet. Hierdurch lässt sich eine besonders einfache Montage in Verbindung mit dem Planetenrad realisieren. Die Gleitlageranordnung kann mit oder ohne schwimmende Gleitlagerbuchse realisiert werden.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform sind die beiden konischen Lagerringe im Prinzip back-to-back zueinander positioniert und bilden insoweit eine X- Anordnung für die Gleitlageranordnung. Auch hier ist eine Ausführung mit oder ohne schwimmende Gleitlagerbuchse denkbar. Die beiden Ausführungsformen für eine Gleitlageranordnung ermöglichen eine vor- nehmliche Radiallagerung des Planetenrades und gewährleisten zudem eine hinreichende Axiallagerung desselben, wobei sich die Geometrien der Bauteile der Gleitlageranordnung fertigungstechnisch einfach hersteilen lassen.
Vorzugsweise sind die beiden die Lagerbuchseneinheit bildenden konischen Lagerringe in der O-Anordnung oder der X-Anordnung lösbar an der Planetenradwelle fixiert. Dies kann beispielsweise über eine Verschraubung stattfinden. Hierdurch wird die Lagerbuchseneinheit gegen Verdrehung relativ zur Planetenradwelle gesichert. Diese Verdrehsicherung kann daneben beispielsweise auch über eine Nut-Feder- Verbindung oder eine Profilverzahnung erfolgen.
Daneben ist es auch möglich, die beiden konischen Lagerringe miteinander lösbar zu verbinden, beispielsweise zu verschrauben. Die insoweit aneinander befestigten Lagerringe bilden eine stabile Lagerbuchseneinheit aus. Dabei ist weiterhin auch denkbar, dass axial zwischen den konischen Lagerringen mindestens ein Zwischenring angeordnet ist, um eventuell größere Lagerbreiten zu überbrücken oder hierüber mittels eines durch den Zwischenring verlaufenden Querkanals eine Schmierölzufuhr oder -abfuhr zum beziehungsweise vom Lagerspalt zu schaffen.
Gemäß einer weiterhin die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die beiden konischen Lagerringe in einer hierzu korrespondierenden Aufnahmenut der Planetenradwelle angeordnet sind, die zumindest teilweise gemeinsam mit einem Planetenträger gebildet ist. Bei entfernter Planetenradwelle vom Planetenträger lassen sich die beiden konischen Lagerringe montieren. Nach der Montage bildet sich die im Wesentlichen U-förmige Aufnahmenut aus, in welcher die beiden konischen Lagerringe funktionsgerecht positioniert sind. Auf zusätzliche Verbindungsmittel kann - bis auf eine Verdrehsicherung - gegebenenfalls verzichtet werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleitlageranordnung wird vorgeschlagen, dass jedem konischen Lagerring eine innere Gleitlagerbuchse mit L-förmigem Querschnitt zugeordnet ist, die gemeinsam eine im Wesentli- chen U-förmige Aufnahmenut bildend an der Planetenradwelle angebracht sind, wobei die konischen Lagerringe eine schwimmende Gleitlagerbuchsenanordnung bezüglich der inneren Gleitlagerbuchsen einerseits und dem Planetenrad bzw. einer hieran befestigten zusätzlichen Gleitlagerbuchse andererseits bilden. Bei dieser Ausführungsform bilden die konischen Lagerringe selbst also eine schwimmende Gleitlagerbuchsenanordnung, wobei sowohl deren Außenflächen als auch deren Innenflächen einen Gleitlagerspalt begrenzen. Hierdurch wird im Gegensatz zu an der Planetenradwelle fixierten konischen Lagerringen eine höhere Lagerqualität erzielt.
Im Rahmen des hier interessierenden Anwendungsgebiets für die erfindungsgemäße Gleitlageranordnung liegt der Winkel a zwischen der zylindrischen Innenfläche und der schräg hierzu verlaufenden Außenfläche jedes konischen Lagerrings im Bereich zwischen 2° bis 45°. Durch Variation des Winkels a innerhalb dieses Bereichs lässt sich die erfindungsgemäße Gleitlageranordnung in einfacher Weise an das Verhältnis der auftretenden Axial- und Radialkräfte adjustieren.
Ein weiteres wesentliches variierbares Konstruktionsmerkmal stellt das Verhältnis zwischen der Breite des konischen Lagerrings und dem Außendurchmesser der Planetenradwelle dar. Dieses Verhältnis beträgt vorzugsweise > 0,2, ganz vorzugsweise > 0,6 oder > 0,8. Bei diesem Maßverhältnis besitzt die Gleitlageranordnung eine hinreichend große Tragkraft bei gleichzeitig kompakten geometrischen Abmessungen.
Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Gleitlageroberflächen der Gleitlageranordnung - mit oder ohne zusätzliche schwimmende Gleitlagerbuchse - zumindest teilweise mit einer aufgedampften Hartmaterialschicht versehen sind. Insbesondere wenn die Gleitlagerteile aus einem konventionellen Gleitlagermaterial - beispielsweise einem Weißmetall- oder Messingmaterial - hergestellt sind, bietet es sich an, zur Verlängerung der Lagerlebensdauer eine derartige Hartmaterialschicht aufzubringen. Um hierdurch die geometrischen Abmessungen der Gleitlageranordnung nicht zusätzlich zu vergrößern, wird vorgeschlagen, die Hartmaterialschicht aus der Dampfphase abzuscheiden, beispielsweise mittels des an sich bekannten PVD-Beschichtungsverfahrens (PVD = Physical Vapour Deposition). Die erfindungsgemäße Gleitlageranordnung für Planetenräder einer Planetengetriebestufe kann in Verbindung mit allen Arten von Planetenträgern zum Einsatz kommen, also beispielsweise auch für Einzelflanken-Planetenträger, Doppelflanken- Planetenträger oder auch Planetenträger mit einer Rückplatte, welche auch als Bogie-Plate bezeichnet wird.
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein schematisiertes Windkraftgetriebe, dessen getriebeeingangsseitige Planetengetriebestufe mit einer erfindungsgemäßen Gleitlageranordnung im Bereich der Planetenradwellen ausgestattet ist,
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Gleitlageranordnung,
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer Gleitlageranordnung,
Fig. 4 einen schematischen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform einer Gleitlageranordnung,
Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt einer vierten Ausführungsform einer Gleitlageranordnung, und
Fig. 6 einen schematischen Längsschnitt einer fünften Ausführungsform einer Gleitlageranordnung. Gemäß Fig. 1 umfasst das schematisierte Windkraftgetriebe im Wesentlichen eine in einem Getriebegehäuse 1 drehbar gelagerte Eingangswelle 2, welche einstückig mit einem Planetenträger 3 einer getriebeeingangsseitigen Planetengetriebestufe 4 ausgebildet ist. Die getriebeeingangsseitige Planetengetriebestufe 4 bildet über eine Sonnenradwelle 5 einen Abtrieb, welcher eine nachgeschaltete zweite Planetengetriebestufe 6 antreibt. Eine Sonnenradwelle 7 dieser zweiten Planetengetriebestufe 4 bildet den Abtrieb zu einer getriebeausgangsseitigen Stirnradstufe 8 mit Ausgangswelle 9, welche zum Antrieb eines - hier nicht weiter dargestellten - elektrischen Generators der Windkraftanlage mit gegenüber der Eingangsdrehzahl höheren Drehzahl dient.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist die getriebeeingangsseitige Planetengetriebestufe 4 eine Gleitlageranordnung 10 im Bereich der Planetenradwellen 11 (exemplarisch) zur Lagerung des hier zugeordneten Planetenrads 12 auf. Jedes Planetenrad 12 steht im Rahmen der Planetengetriebestufe 4 zum einen im Zahneingriff mit dem Sonnenrad 5 und zum anderen auch im Zahneingriff mit einem Hohlrad 13, welches ortsfest am Getriebegehäuse 1 befestigt ist.
In Fig. 2 ist eine Gleitlageranordnung 10a in Form einer O-Anordnung ausgebildet. Hierbei wird eine Lagerbuchseneinheit zur kombinierten Axial- und Radiallagerung des Planetenrades 12 gegenüber der Planetenradwelle 11 aus einem Paar von konischen Lagerringen 100a und 100b gebildet. Die beiden konischen Lagerringe 100a und 100b kommen über deren jeweilige spitzwinklige Seitenfläche aneinander zur Anlage. Jeder konische Lagerring 100a und 100b weist eine zylindrische Innenfläche 110 (exemplarisch) sowie eine schräg hierzu verlaufende Außenfläche 120 (exemplarisch) auf. Die Innenfläche verläuft gegenüber der Außenfläche unter einem Winkel a von 15°. Die Innenfläche 110 kommt an der Planetenradwelle 11 zur Anlage. Die Außenfläche 122 korrespondiert bei diesem Ausführungsbeispiel mit einer schwimmenden Lagerbüchse 130 (exemplarisch), welche andererseits mit der zugeordneten Lagerfläche am Planetenrad 12 korrespondiert.
Die die Lagerbuchseneinheit bildenden konischen Lagerringe 100a und 100b sind lösbar und verdrehgesichert an der Planetenradwelle 11 fixiert. Die Planetenradwelle 11 ist ferner von einem Ölzuführkanal 140 zur Schmierölversorgung der Lagerspalte der Gleitlageranordnung 10a durchzogen, welcher von - hier nicht weiter dargestellter - externer Stelle her gespeist ist.
Nach Fig. 3 sind die beiden die Lagerbuchseneinheit bildenden konischen Lagerringe 200a und 200b ebenfalls mit einem dreieckförmigen Querschnitt versehen, wobei jedoch die einander zugewandten spitzwinkligen Eckbereiche abgeflacht sind, so dass die beiden konischen Lagerringe 200a und 200b über miteinander korrespondierende kreisringförmige Anlageflächen aneinander zur Anlage kommen. Über mehrere entlang des Umfangs verteilte Schrauben 210 (exemplarisch) sind die beiden konischen Lagerringe 200a und 200b lösbar aneinander befestigt. Die aus den beiden miteinander verbundenen konischen Lagerringen 200a und 200b bestehende Lagerbuchseneinheit ist in eine hierzu korrespondierende Aufnahmenut 220 der Planetenradwelle 11 angeordnet. Diese im Wesentlichen U-förmige Aufnahmenut 220 dient der Positionierung der Lagerbuchseneinheit. Seitens einer der Seitenflanken wird die Aufnahmenut 220 von dem Planetenträger 3 begrenzt. Somit lässt sich die Lagerbuchseneinheit durch Einstecken der Planetenradwelle 11 in die hierfür vorgesehenen Durchbrüche im Planetenträger 3 montieren. Ferner umfasst die Gleitlageranordnung 10b auch den konischen Lagerringen 200a und 200b je zugeordnete schwimmende Gleitlagerbuchsen 230 (exemplarisch), welche zwischen jedem konischen Lagerring 200a bzw. 200b und der hierzu korrespondierenden Lagerfläche seitens des Planetenrades 12 angeordnet ist.
Gemäß Fig. 4 bildet ein Paar von konischen Lagerringen 300a und 300b eine Gleitlageranordnung 10c in X-Anordnung. Axial zwischen den beiden konischen Lagerringen 300a und 300b ist ein Zwischenring 310 angeordnet, über den per Querkanal auch ein Ölabfluss vom Lagerspalt erfolgt. Stirnaußenseitig der Lagerbuchseneinheit ist je ein Anschlagring 320 vorgesehen, um die hier ebenfalls zur Gleitlageranordnung 10c gehörige schwimmende Gleitlagerbuchsen 330 zu führen. Eine Zuführung von Schmieröl zum Schmierspalt der Gleitlageranordnung 10c erfolgt über Ölzuführkanal 340, welche in der Planetenradwelle 11 ausgebildet sind. Bei dem in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel einer Gleitlageranordnung 10d ist ein Paar konischer Lagerringe 400a und 400b in O-Anordnung vorgesehen, welche an der Planetenradwelle 1 1 fixiert sind. Die Gleitlageroberflächen der beiden konischen Lagerringe 400a und 400b sind jeweils mit einer Hartmaterialschicht 410 (exemplarisch), etwa als PVD-Beschichtung ausgeführt, versehen, deren Verlauf mit einer Strich-Punkt-Linie angedeutet ist. Die Gleitlageranordnung 10d dieses Ausführungsbeispiels kommt ohne eine schwimmende Gleitlagerbuchse aus, wobei die Schmierölversorgung des Schmierspalts, der hier direkt zwischen den beiden konischen Lagerringen 400a und 400b einerseits sowie der korrespondierenden Lagerfläche seitens des Planetenrads 12 gebildet ist, wird über ein Ölzuführka- nal 440 versorgt.
Gemäß Fig. 6 ist bei einer Gleitlageranordnung 10e jedem konischen Lagerring 500a und 500b eine innere Gleitlagerbuchse 510a bzw. 510b mit L-förmigen Querschnitt zugeordnet, welche eine U-förmige Aufnahmenut 520 bilden. Die beiden inneren Gleitlagerbuchsen 510a und 510b sind an der Planetenradwelle 1 1 fixiert, wohingegen die beiden konischen Lagerringe 500a und 500b hier eine schwimmende Gleitlagerbuchsenanordnung bilden. Somit sind die schwimmend gelagerten konischen Lagerringe 500a und 500b zwischen den inneren Gleitlagerbuchsen 510a sowie 510b einerseits und dem Planetenrad 12 angeordnet.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass Mischlösungen zwischen den verschiedenen Ausführungsbeispielen realisiert werden können, beispielsweise im Hinblick auf eine optionale Hartmaterialbeschichtung von Gleitlageroberflächen. Bezuqszeichen
Getriebegehäuse
Eingangswelle
Planetenträger
erste Planetengetriebestufe erste Sonnenradwelle zweite Planetengetriebestufe zweite Sonnenradwelle
Stirnradstufe
Ausgangswelle
Gleitlageranordnung
Planetenradwelle
Planetenrad
Hohlrad konischer Lagerring
zylindrische Innenfläche schräge Außenfläche schwimmende Gleitlagerbuchse Ölzuführkanal
konischer Lagerring
Schraube
Aufnahmenut
schwimmende Gleitlagerbuchse konischer Lagerring
Zwischenring
Anschlagscheibe
schwimmende Gleitlagerbuchse
Ölzuführkanal
konischer Lagerring
Hartmaterialschicht
Ölzuführkanal 500 konischer Lagerring
510 Gleitlagerbuchse
520 Aufnahmenut a Winkel Querschnittskonus

Claims

Patentansprüche
1. Planetengetriebestufe mit einer Gleitlageranordnung (10; 10a-10e), insbesondere für eine Planetenradlagerung, umfassend mindestens drei Planetenradwellen (1 1 ), auf welche jeweils mindestens ein Planetenrad (12) durch die Gleitlageranordnung (10; 10a-10e) drehbar gelagert ist, welche eine an der jeweiligen Planetenradwelle (1 1 ) angebrachte Lagerbuchseneinheit zur kombinierten Axial- und Radiallagerung des Planetenrades (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchseneinheit einen Paar von konischen Lagerringen (100a, 100b - 500a, 500b) umfasst, die jeweils eine zylindrische Innenfläche (1 10) sowie eine hierzu schräg verlaufende Außenfläche (120) aufweisen, wobei die Innenfläche (1 10) an der Planetenradwelle (1 1 ) oder an mindestens einer hieran angebrachten inneren Gleitlagerbuchse (510a, 510b) zur Anlage kommt und die Außenfläche (120) mit einer korrespondierend hierzu geformten Lagerfläche seitens des Planetenrades (12) zur Bildung eines Gleitlagers zusammenwirkt.
2. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der konische Lagerring (100a, 100b - 500a, 500b) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist.
3. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar von konischen Lagerringen (100a, 100b - 500a, 500b) eine Gleitlageranordnung (10a, 10b, 10d, 10e) in O-Anordnung bilden.
4. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar von konischen Lagerringen (300a - 300b) eine Gleitlageranordnung (10c) in X- Anordnung bilden.
5. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenfläche (120) jedes Lagerrings (100a - 100b) und der hierzu korrespondierenden Lagerfläche seitens des Planetenrades (12) eine schwimmende Gleitlagerbuchse (130) angeordnet ist.
6. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden die Lagerbuchseneinheit bildenden konischen Lagerringe (100a - 100b) lösbar und verdrehgesichert an der Planetenradwelle (11) fixiert sind.
7. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden die Lagerbuchseneinheit bildenden konischen Lagerringe (200a - 200b) miteinander lösbar verbunden sind.
8. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass axial zwischen den konischen Lagerringen (300a - 300b) mindestens ein Zwischenring (310) angeordnet ist.
9. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden konischen Lagerringe (200a - 200b) in einer hierzu korrespondierenden Aufnahmenut (220) der Planetenradwelle (11) angeordnet sind, die zumindest teilweise gemeinsam mit einem Planetenträger (3) gebildet ist.
10. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedem konischen Lagerring (500a, 500b) eine innere Gleitlagerbuchse (510a, 510b) mit L- förmigem Querschnitt zugeordnet ist, die gemeinsam eine Aufnahmenut (520) bildend an der Planetenradwelle (11 ) angebracht sind, wobei die konischen Lagerringe (500a, 500b) eine schwimmende Gleitlagerbuchsenanordnung bezüglich der inneren Gleitlagerbuchsen (510a, 510b) einerseits und dem Planetenrad (12) andererseits bilden.
11. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (a) zwischen der zylindrischen Innenfläche (110) und der schräg hierzu verlaufenden Außenfläche (120) des konischen Lagerrings (100a; 100b) in einem Bereich zwischen 2° bis 45° liegt.
12. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Breite des konischen Lagerrings (100a; 100b) und dem Außendurchmesser der Planetenradwelle (11 ) >0,2, vorzugsweise >0,6 ist.
13. Planetengetriebestufe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitlageroberflächen der Gleitlageranordnung (10; 10a-10e) zumindest teilweise mit einer aufgedampften Hartmaterialschicht (410) versehen sind.
14. Windkraftgetriebe einer Windkraftanlage mit mindestens einer Planetengetriebestufe (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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