CN104006147A - 用于行星齿轮的行星轮架 - Google Patents
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Abstract
用于行星齿轮的行星轮架包括第一和第二端部，用于支撑行星轮(113-114)的轴，使得行星轮的几何旋转轴线在圆周上以大致均匀间距间隔开。行星轮架包括支撑结构，支撑结构被连接至第一和第二端部的外缘，并且支撑结构在轴向方向上位于第一和第二端部之间，并且在周向方向上位于行星轮之间。支撑结构离行星齿轮的恒星轴(111)的几何旋转对称轴线如此远，并且行星轮的几何旋转轴线离恒星轴的几何旋转对称轴线如此近，使得行星轮的最大直径(D)能够是相邻行星轮的几何旋转轴线之间的距离(d)的至少90%。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于行星齿轮的行星轮架。此外，本发明涉及一种行星齿轮。
背景技术
行星齿轮包括行星轮架、恒星轴、齿圈和行星轮，所述行星轮由行星轮架支撑，使得行星轮与恒星轴和齿圈啮合。在其中齿圈是静止的情况下，恒星轴和行星轮架的传动比为DR/DS+1，其中DR为齿圈的直径，并且DS为恒星轴的直径。简单形式的行星轮架包括：第一端部，用于支撑行星轮的轴的第一端；和第二端部，用于支撑行星轮的轴的第二端。然而，在许多情况下，上述这种行星轮架能够在机械的意义上过于弹性，即，不够刚性，因此行星轮关于恒星轴和关于齿圈的位置不必然是按期望要求的，尤其是在高负荷条件期间。这可能导致行星轮的齿、恒星轴的齿和齿圈的齿过量磨损。
为了提高机械刚性，许多行星轮架包括支撑结构，该支撑结构处于行星轮的轴向方向上的第一端部和第二端部之间。与支撑结构相关的不便在于在于，其需要一定空间，因此支撑结构限制了行星轮的最大直径，尤其是在存在四个或更多个行星轮的情况下。限制行星轮的直径固定了传动比的上限，这是因为恒星轴的直径DS不能够小于：
DR–2×DPmax，
其中DPmax是行星轮的最大可能直径。因此，在行星轮架的机械刚性和最大可实现传动比之间存在折衷。
公开JP2007071273公开了一种行星轮架，其包括一种基本不限制最大可实现传动比的支撑结构，但是仅在行星轮的数目最多为三个时如此。然而，在许多情况下，存在至少四个行星架的需求。
发明内容
下文给出简要说明，以提供对各个发明实施例的一些方面的基本理解。该简要说明不是本发明的广泛纵览。不旨在确定本发明的关键或紧要元件，也不旨在勾画本发明的范围。作为本发明的例证性实施例更详细说明的导言，下文发明内容仅以简化形式给出本发明的一些概念。
根据本发明，提供一种用于行星齿轮的新型行星轮架。根据本发明的行星轮架被构造成支撑至少四个行星轮架，并且包括：
第一端部，所述第一端部用于支撑所述行星齿轮的行星轮的轴的第一端，使得所述行星轮的几何旋转轴线在圆周上以大致均匀间距间隔开，
第二端部，所述第二端部用于支撑所述行星轮的所述轴的第二端；和
支撑结构，所述支撑结构被连接至所述第一端部和所述第二端部，并且所述支撑结构在行星轮的轴向方向上位于所述第一端部和所述第二端部之间，且在行星轮架的周向方向上位于行星轮之间。
所述支撑结构被连接至所述第一端部和所述第二端部的外缘，并且所述支撑结构被构造成离行星齿轮的恒星轴的几何旋转对称轴线如此远，并且所述行星轮的几何旋转轴线被构造成离恒星轴的几何旋转对称轴线如此近，使得所述行星轮的最大直径能够是所述行星轮中的相邻行星轮的几何旋转轴线之间的距离的至少90%，并且更有利地至少95%且小于100%。
在上述行星轮架中，利用了支撑结构的径向最外的部分对机械刚性的贡献最大的事实。结合本发明，出乎意料地注意到，能够省去其中根据现有技术的行星轮架中对行星轮直径设置上限的支撑结构的径向内部，而实际上不牺牲行星轮架的机械刚性。
根据本发明，还提供一种新型行星齿轮，其包括：
恒星轴；
齿圈；
行星轮；和
根据本发明的行星轮架，该行星轮架用于支撑行星轮，使得行星轮与恒星轴和齿圈啮合。
在从属权利要求中描述了本发明的多个非限制性和例证性的实施例。
当结合附图阅读时，通过下文特定例证性实施例的说明，将最好地理解本发明构造和操作方法的各种非限制性和例证性实施例以及本发明的其它目标和优势。
本申请文件中使用的动词“包含”和“包括”为开放性限制，其不排除也不要求存在未列举的特征。从属权利要求中所列的特征可自由地相互组合，除非另外明确指出。此外，应理解，在本申请文件中，“一”或“一个”的使用不排除多个。
附图说明
下文在实例意义上并参照附图更详细地解释本发明的例证性实施例和其优势，其中：
图1a、1b和1c示意了根据本发明的例证性实施例的行星齿轮，
图2a和2b示意了根据本发明例的证性实施例的行星齿轮，并且
图3示意了根据本发明的例证性实施例的行星轮架。
具体实施方式
图1a、1b和1c示意了根据本发明的例证性实施例的行星齿轮。图1a示出沿图1b和1c中所示的线B-B截取的截面图，图1b示出沿图1a中所示的线C-C截取的截面图，并且图1c示出沿图1a中所示的线A-A截取的截面图。行星齿轮包括恒星轴111、齿圈112、行星轮113、114、115和116和根据本发明的例证性实施例的行星轮架101，该行星轮架101用于支撑行星轮，使得行星轮与恒星轴和啮合齿圈啮合，如图1b中所示。行星轮架101包括连接部117，该连接部117能够被连接至外部机械系统，例如但不一定是风力涡轮机的转子。行星轮架101包括第一端部102，所述第一端部102用于支撑行星轮113-116的轴的第一端，使得行星轮的几何旋转轴线在圆周上以大致均匀间距间隔开。行星轮架101包括第二端部103，所述第二端部103用于支撑行星轮的轴的第二端。行星轮架101还包括支撑结构104，该支撑结构104被连接至第一端部102和第二端部103。所述支撑结构在行星轮的轴向方向上位于第一端部和第二端部之间，并且在行星轮架的周向方向上位于行星轮之间。所述轴向方向是图1b中所示的坐标系199的z轴的方向。所述周向方向是沿齿圈112圆周的方向。支撑结构104被连接至第一端部102和第二端部103的外缘，如图1a和1b中所示。支撑结构104被构造成离恒星轴111的几何旋转轴线如此远，并且行星轮113-116的几何旋转轴线被构造成离恒星轴的几何旋转轴线如此近，使得行星轮的最大直径D能够是在所述行星轮中的相邻行星轮的几何旋转轴线之间距离d的至少90%，并且更有利地至少95%。在图1c中示意了最大直径D和距离d。最大直径D是能够包络(envelope)行星轮113-116中的每个行星轮的最小的圆的直径。因此，行星轮的齿被包含在所述最大直径D中。在上述行星轮架101中，利用了支撑结构104的径向最向外部分对机械硬度的贡献最大的事实。
图2a和2b示意了根据本发明的例证性实施例的行星齿轮。图2a示出沿图2b中示出的线B-B截取的截面图，并且图2b示出沿图2a中示出的线A-A截取的截面图。该行星齿轮包括恒星轴211、齿圈212、行星轮213、214、215和216以及根据本发明的例证性实施例的行星轮架201，该行星轮架201用于支撑行星轮，使得行星轮与恒星轴和齿圈啮合。行星轮架201包括第一端部202，该第一端部202用于支撑行星轮213-216的轴的第一端，使得行星轮的几何旋转轴线在圆周上以大致均匀间距间隔开。行星轮架201包括第二端部203，该第二端部203用于支撑行星轮的轴的第二端。行星轮架201还包括支撑结构204，该支撑结构204被连接至第一端部202和第二端部203。所述支撑结构在行星轮的轴向方向上位于第一端部和第二端部之间，并且在行星轮架的周向方向上位于行星轮之间。支撑结构204被连接至第一端部和第二端部202和203的外缘，如图2a中所示。支撑结构204被构造成离恒星轴211的几何旋转轴线如此远，并且行星轮213-216的几何旋转轴线被构造成离恒星轴的几何旋转轴线如此近，使得行星轮的最大直径D能够是所述行星轮中的相邻行星轮的几何旋转轴线之间距离d的至少95%，并且更有利地至少95%。在图2b中示意了最大直径D和距离d。在图2a和2b中示意的例证性情形中，行星轮架201的第一端部202附接至支撑结构204，使得第一端部202能够非破坏性地从支撑结构204拆卸。在图2a和2b中示意的例证性情形中，利用螺栓将第一端部202附接至支撑结构204。在图2a中，用附图标记205标记螺栓中的一个螺栓。能够在支撑结构204中和第一端部202中存在例如但不一定是互相匹配的凹口，以便在支撑结构204和第一端部202之间传递力矩。第一端部202能够从支撑结构204拆卸的事实促进维护行星齿轮，这是因为在将端部202移除之后，能够大致在行星轮的轴向方向上移除和安装行星轮，即，能够大致在图2a中所示的坐标系299的正z方向上移除行星轮和大致在坐标系299的负z方向上安装行星轮。
图3示意了根据本发明的例证性实施例的行星轮架301。行星轮架包括第一端部，该第一端部用于支撑行星齿轮的行星轮313、314、315和316的轴的第一端，使得行星轮的几何旋转轴线在圆周上以大致均匀间距间隔开。行星轮架包括第二端部，该第二端部用于支撑行星轮的轴的第二端。在图3中未示出第二端部，但是该第二端部能够根据图1a中所示的第二端部。所述行星轮架包括支撑结构，该支撑结构被连接至第一端部和第二端部，该支撑结构在行星轮的轴向方向上位于第一端部和第二端部之间，并且在行星轮架的周向方向上位于行星轮之间。在图3中未示出支撑结构，但是该支撑结构能够根据图1a和1b中所示的支撑结构。在图3中示意的例证性情形中，行星轮架301的第一端部包括分开的扇区306、307、308和309。扇区306-309中的每个扇区均包括用于支撑行星轮的轴的第一端中的一个第一端的部分，并且扇区306-309中的每个扇区均附接至支撑结构，使得扇区306-309中的每个扇区均能够分开地且非破坏性地从从支撑结构拆卸。在图3中所示的例证性情形中，利用螺栓将扇区306-309附接至支撑结构。在图3中，用附图标记305来标记螺栓中的一个螺栓。能够在支撑结构中和扇区306-309中的每个扇区中存在例如但不一定是互相匹配的凹口，使得能够在支撑结构和扇区306-309之间传递力矩。扇区306-309中的每个扇区均能够分开地且非破坏性地从支撑结构拆卸的事实促进行星齿轮的维护，这是因为在将扇区中的一个扇区移除之后，能够大致在行星轮的轴向方向上移除和安装相应的行星轮，即，能够大致在图3中所示坐标系399的正z方向上移除行星轮，并且大致在坐标系399的负z方向上安装行星轮。在图3中所示的例证性情形中，每个扇区均支撑行星轮中的一个行星轮。还能够存在两个扇区，所述两个扇区每个支撑两个行星轮。
图1a-1c、2a、2b和3中示意的行星轮架101、201和301的第一端部被成形为包括悬臂，所述悬臂朝着恒星轴的几何旋转对称轴线突出，使得悬臂中的每个悬臂均被构造成支撑行星轮的轴的第一端中的一个第一端。在图3中，用附图标记310来标记悬臂。包括上述悬臂的形状的目的在于，使第一端部围绕的敞开区域最大化，以便促进行星齿轮的维护。
在图1a-1c、2a、2b和3中示意的例证性行星齿轮中，行星轮的数目为四。然而，行星轮的数目也可以大于或小于四。
在图1a-1c、2a、2b和3中示意的例证性情形中，齿圈是静止的，而行星架和恒星轴是可旋转的。还可能的是，行星架是静止的，而恒星轴和齿圈是可旋转的。此外，还可能的是，恒星轴是静止的，而行星轮架和齿圈是可旋转的。与恒星轴是否可旋转无关地，恒星轴具有几何旋转对称轴线，这在权利要求中提及。
上文给出的说明书中提供的具体实例不应被理解为限制权利要求的适用性和/或解释。
Claims (10)
1.一种用于行星齿轮的行星轮架(101、201、301)，所述行星轮架被构造成支撑至少四个行星轮，并且所述行星轮架包括：
第一端部(102、202)，所述第一端部用于支撑所述行星齿轮的行星轮的轴的第一端，使得所述行星轮的几何旋转轴线在圆周上以大致均匀间距间隔开；
第二端部(103、203)，所述第二端部用于支撑所述行星轮的所述轴的第二端；和
支撑结构(104、204)，所述支撑结构被连接至所述第一端部和所述第二端部，并且所述支撑结构在所述行星轮的轴向方向上位于所述第一端部和所述第二端部之间，并且所述支撑结构在所述行星轮架的周向方向上位于所述行星轮之间，
其特征在于所述支撑结构被连接至所述第一端部和所述第二端部的外缘，并且所述支撑结构被构造成远离所述行星齿轮的恒星轴的几何旋转对称轴线，并且所述行星轮的几何旋转轴线被构造成靠近所述恒星轴的几何旋转对称轴线，使得所述行星轮的最大直径(D)能够是所述行星轮中的相邻行星轮的几何旋转轴线之间的距离(d)的至少90%且小于100%。
2.根据权利要求1所述的行星轮架，其中所述支撑结构被构造成远离所述恒星轴的几何旋转对称轴线，并且所述行星轮的几何旋转轴线被构造成靠近所述恒星轴的几何旋转对称轴线，使得所述行星轮的所述最大直径能够是所述行星轮中的相邻行星轮的几何旋转轴线之间的距离的至少95%。
3.根据权利要求1所述的行星轮架，其中所述第一端部(202)被附接至所述支撑结构(204)，使得所述第一端部能够非破坏性地从所述支撑结构拆卸。
4.根据权利要求2所述的行星轮架，其中所述第一端部(202)被附接至所述支撑结构(204)，使得所述第一端部能够非破坏性地从所述支撑结构拆卸。
5.根据权利要求3所述的行星轮架，其中所述第一端部包括分开的扇区(306-309)，每个扇区包括用于支撑所述行星轮的所述轴的所述第一端中的至少一个第一端的部分，并且每个扇区被附接至所述支撑结构，使得所述扇区中的每个扇区能够非破坏性地从所述支撑结构拆卸。
6.根据权利要求4所述的行星轮架，其中所述第一端部包括分开的扇区(306-309)，每个扇区包括用于支撑所述行星轮的所述轴的所述第一端中的至少一个第一端的部分，并且每个扇区被附接至所述支撑结构，使得所述扇区中的每个扇区能够非破坏性地从所述支撑结构拆卸。
7.根据权利要求5所述的行星轮架，其中所述第一端部的所述扇区(306-309)中的每个扇区被构造成支撑所述行星轮的所述轴的所述第一端中的一个且仅一个第一端。
8.根据权利要求6所述的行星轮架，其中所述第一端部的所述扇区(306-309)中的每个扇区被构造成支撑所述行星轮的所述轴的所述第一端中的一个且仅一个第一端。
9.根据权利要求1-8中的任一项所述的行星轮架，其中所述第一端部被成形为包括悬臂(310)，所述悬臂朝着所述恒星轴的几何旋转对称轴线突出，使得所述悬臂中的每个悬臂被构造成支撑所述行星轮的所述轴的所述第一端中的一个且仅一个第一端。
10.一种行星齿轮，包括：
恒星轴(111、211、311)；
齿圈(112、212)；
行星轮(113-116、213-216、313-316)；和
根据权利要求1-9中的任一项所述的行星轮架(101、201、301)，所述行星轮架用于支撑所述行星轮，使得所述行星轮与所述恒星轴啮合且与所述齿圈啮合。
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