用于行星齒輪的行星輪架的制作方法
【專利摘要】用于行星齒輪的行星輪架包括第一和第二端部，用于支撐行星輪(113-114)的軸，使得行星輪的幾何旋轉軸線在圓周上以大致均勻間距間隔開。行星輪架包括支撐結構，支撐結構被連接至第一和第二端部的外緣，并且支撐結構在軸向方向上位于第一和第二端部之間，并且在周向方向上位于行星輪之間。支撐結構離行星齒輪的恒星軸(111)的幾何旋轉對稱軸線如此遠，并且行星輪的幾何旋轉軸線離恒星軸的幾何旋轉對稱軸線如此近，使得行星輪的最大直徑(D)能夠是相鄰行星輪的幾何旋轉軸線之間的距離(d)的至少90%。
【專利說明】用于行星齒輪的行星輪架
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種用于行星齒輪的行星輪架。此外，本發明涉及一種行星齒輪。
【背景技術】
[0002]行星齒輪包括行星輪架、恒星軸、齒圈和行星輪，所述行星輪由行星輪架支撐，使得行星輪與恒星軸和齒圈嚙合。在其中齒圈是靜止的情況下，恒星軸和行星輪架的傳動比為DK/DS+1，其中Dk為齒圈的直徑，并且Ds為恒星軸的直徑。簡單形式的行星輪架包括:第一端部，用于支撐行星輪的軸的第一端；和第二端部，用于支撐行星輪的軸的第二端。然而，在許多情況下，上述這種行星輪架能夠在機械的意義上過于彈性，即，不夠剛性，因此行星輪關于恒星軸和關于齒圈的位置不必然是按期望要求的，尤其是在高負荷條件期間。這可能導致行星輪的齒、恒星軸的齒和齒圈的齒過量磨損。
[0003]為了提高機械剛性，許多行星輪架包括支撐結構，該支撐結構處于行星輪的軸向方向上的第一端部和第二端部之間。與支撐結構相關的不便在于在于，其需要一定空間，因此支撐結構限制了行星輪的最大直徑，尤其是在存在四個或更多個行星輪的情況下。限制行星輪的直徑固定了傳動比的上限，這是因為恒星軸的直徑Ds不能夠小于:
[0004]De-2XDpmax,
[0005]其中Dpmax是行星輪的最大可能直徑。因此，在行星輪架的機械剛性和最大可實現傳動比之間存在折衷。
[0006]公開JP2007071273公開了一種行星輪架，其包括一種基本不限制最大可實現傳動比的支撐結構，但是僅在行星輪的數目最多為三個時如此。然而，在許多情況下，存在至少四個行星架的需求。
【發明內容】
[0007]下文給出簡要說明，以提供對各個發明實施例的一些方面的基本理解。該簡要說明不是本發明的廣泛縱覽。不旨在確定本發明的關鍵或緊要元件，也不旨在勾畫本發明的范圍。作為本發明的例證性實施例更詳細說明的導言，下文
【發明內容】
僅以簡化形式給出本發明的一些概念。
[0008]根據本發明，提供一種用于行星齒輪的新型行星輪架。根據本發明的行星輪架被構造成支撐至少四個行星輪架，并且包括:
[0009]第一端部，所述第一端部用于支撐所述行星齒輪的行星輪的軸的第一端，使得所述行星輪的幾何旋轉軸線在圓周上以大致均勻間距間隔開，
[0010]第二端部，所述第二端部用于支撐所述行星輪的所述軸的第二端；和
[0011]支撐結構，所述支撐結構被連接至所述第一端部和所述第二端部，并且所述支撐結構在行星輪的軸向方向上位于所述第一端部和所述第二端部之間，且在行星輪架的周向方向上位于行星輪之間。
[0012]所述支撐結構被連接至所述第一端部和所述第二端部的外緣，并且所述支撐結構被構造成離行星齒輪的恒星軸的幾何旋轉對稱軸線如此遠，并且所述行星輪的幾何旋轉軸線被構造成離恒星軸的幾何旋轉對稱軸線如此近，使得所述行星輪的最大直徑能夠是所述行星輪中的相鄰行星輪的幾何旋轉軸線之間的距離的至少90%，并且更有利地至少95%且小于100%ο
[0013]在上述行星輪架中，利用了支撐結構的徑向最外的部分對機械剛性的貢獻最大的事實。結合本發明，出乎意料地注意到，能夠省去其中根據現有技術的行星輪架中對行星輪直徑設置上限的支撐結構的徑向內部，而實際上不犧牲行星輪架的機械剛性。
[0014]根據本發明，還提供一種新型行星齒輪，其包括:
[0015]恒星軸；
[0016]齒圈；
[0017]行星輪；和
[0018]根據本發明的行星輪架，該行星輪架用于支撐行星輪，使得行星輪與恒星軸和齒圈嚙合。
[0019]在從屬權利要求中描述了本發明的多個非限制性和例證性的實施例。
[0020]當結合附圖閱讀時，通過下文特定例證性實施例的說明，將最好地理解本發明構造和操作方法的各種非限制性和例證性實施例以及本發明的其它目標和優勢。
[0021]本申請文件中使用的動詞“包含”和“包括”為開放性限制，其不排除也不要求存在未列舉的特征。從屬權利要求中所列的特征可自由地相互組合，除非另外明確指出。此夕卜，應理解，在本申請文件中，“一”或“一個”的使用不排除多個。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]下文在實例意義上并參照附圖更詳細地解釋本發明的例證性實施例和其優勢，其中:
[0023]圖la、Ib和Ic示意了根據本發明的例證性實施例的行星齒輪，
[0024]圖2a和2b示意了根據本發明例的證性實施例的行星齒輪，并且
[0025]圖3示意了根據本發明的例證性實施例的行星輪架。
【具體實施方式】
[0026]圖la、Ib和Ic示意了根據本發明的例證性實施例的行星齒輪。圖1a示出沿圖1b和Ic中所示的線B-B截取的截面圖，圖1b示出沿圖1a中所示的線C-C截取的截面圖，并且圖1c示出沿圖1a中所示的線A-A截取的截面圖。行星齒輪包括恒星軸111、齒圈112、行星輪113、114、115和116和根據本發明的例證性實施例的行星輪架101，該行星輪架101用于支撐行星輪，使得行星輪與恒星軸和嚙合齒圈嚙合，如圖1b中所示。行星輪架101包括連接部117，該連接部117能夠被連接至外部機械系統，例如但不一定是風力渦輪機的轉子。行星輪架101包括第一端部102，所述第一端部102用于支撐行星輪113-116的軸的第一端，使得行星輪的幾何旋轉軸線在圓周上以大致均勻間距間隔開。行星輪架101包括第二端部103，所述第二端部103用于支撐行星輪的軸的第二端。行星輪架101還包括支撐結構104，該支撐結構104被連接至第一端部102和第二端部103。所述支撐結構在行星輪的軸向方向上位于第一端部和第二端部之間，并且在行星輪架的周向方向上位于行星輪之間。所述軸向方向是圖1b中所示的坐標系199的z軸的方向。所述周向方向是沿齒圈112圓周的方向。支撐結構104被連接至第一端部102和第二端部103的外緣,如圖1a和Ib中所示。支撐結構104被構造成離恒星軸111的幾何旋轉軸線如此遠，并且行星輪113-116的幾何旋轉軸線被構造成離恒星軸的幾何旋轉軸線如此近，使得行星輪的最大直徑D能夠是在所述行星輪中的相鄰行星輪的幾何旋轉軸線之間距離d的至少90%，并且更有利地至少95%。在圖1c中示意了最大直徑D和距離d。最大直徑D是能夠包絡(envelope)行星輪113-116中的每個行星輪的最小的圓的直徑。因此，行星輪的齒被包含在所述最大直徑D中。在上述行星輪架101中，利用了支撐結構104的徑向最向外部分對機械硬度的貢獻最大的事實。
[0027]圖2a和2b示意了根據本發明的例證性實施例的行星齒輪。圖2a示出沿圖2b中示出的線B-B截取的截面圖，并且圖2b示出沿圖2a中示出的線A-A截取的截面圖。該行星齒輪包括恒星軸211、齒圈212、行星輪213、214、215和216以及根據本發明的例證性實施例的行星輪架201，該行星輪架201用于支撐行星輪，使得行星輪與恒星軸和齒圈嚙合。行星輪架201包括第一端部202，該第一端部202用于支撐行星輪213-216的軸的第一端，使得行星輪的幾何旋轉軸線在圓周上以大致均勻間距間隔開。行星輪架201包括第二端部203，該第二端部203用于支撐行星輪的軸的第二端。行星輪架201還包括支撐結構204，該支撐結構204被連接至第一端部202和第二端部203。所述支撐結構在行星輪的軸向方向上位于第一端部和第二端部之間，并且在行星輪架的周向方向上位于行星輪之間。支撐結構204被連接至第一端部和第二端部202和203的外緣，如圖2a中所示。支撐結構204被構造成離恒星軸211的幾何旋轉軸線如此遠，并且行星輪213-216的幾何旋轉軸線被構造成離恒星軸的幾何旋轉軸線如此近，使得行星輪的最大直徑D能夠是所述行星輪中的相鄰行星輪的幾何旋轉軸線之間距離d的至少95%，并且更有利地至少95%。在圖2b中示意了最大直徑D和距離d。在圖2a和2b中示意的例證性情形中，行星輪架201的第一端部202附接至支撐結構204，使得第一端部202能夠非破壞性地從支撐結構204拆卸。在圖2a和2b中示意的例證性情形中，利用螺栓將第一端部202附接至支撐結構204。在圖2a中，用附圖標記205標記螺栓中的一個螺栓。能夠在支撐結構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，以便在支撐結構204和第一端部202之間傳遞力矩。第一端部202能夠從支撐結構204拆卸的事實促進維護行星齒輪，這是因為在將端部202移除之后，能夠大致在行星輪的軸向方向上移除和安裝行星輪，即，能夠大致在圖2a中所示的坐標系299的正z方向上移除行星輪和大致在坐標系299的負z方向上安裝行星輪。
[0028]圖3示意了根據本發明的例證性實施例的行星輪架301。行星輪架包括第一端部，該第一端部用于支撐行星齒輪的行星輪313、314、315和316的軸的第一端，使得行星輪的幾何旋轉軸線在圓周上以大致均勻間距間隔開。行星輪架包括第二端部，該第二端部用于支撐行星輪的軸的第二端。在圖3中未示出第二端部，但是該第二端部能夠根據圖1a中所示的第二端部。所述行星輪架包括支撐結構，該支撐結構被連接至第一端部和第二端部，該支撐結構在行星輪的軸向方向上位于第一端部和第二端部之間，并且在行星輪架的周向方向上位于行星輪之間。在圖3中未示出支撐結構，但是該支撐結構能夠根據圖1a和Ib中所示的支撐結構。在圖3中示意的例證性情形中，行星輪架301的第一端部包括分開的扇區306、307、308和309。扇區306-309中的每個扇區均包括用于支撐行星輪的軸的第一端中的一個第一端的部分，并且扇區306-309中的每個扇區均附接至支撐結構，使得扇區306-309中的每個扇區均能夠分開地且非破壞性地從從支撐結構拆卸。在圖3中所示的例證性情形中，利用螺栓將扇區306-309附接至支撐結構。在圖3中，用附圖標記305來標記螺栓中的一個螺栓。能夠在支撐結構中和扇區306-309中的每個扇區中存在例如但不一定是互相匹配的凹口，使得能夠在支撐結構和扇區306-309之間傳遞力矩。扇區306-309中的每個扇區均能夠分開地且非破壞性地從支撐結構拆卸的事實促進行星齒輪的維護，這是因為在將扇區中的一個扇區移除之后，能夠大致在行星輪的軸向方向上移除和安裝相應的行星輪，即，能夠大致在圖3中所示坐標系399的正z方向上移除行星輪，并且大致在坐標系399的負z方向上安裝行星輪。在圖3中所示的例證性情形中，每個扇區均支撐行星輪中的一個行星輪。還能夠存在兩個扇區，所述兩個扇區每個支撐兩個行星輪。
[0029]圖la_lc、2a、2b和3中示意的行星輪架101、201和301的第一端部被成形為包括懸臂，所述懸臂朝著恒星軸的幾何旋轉對稱軸線突出，使得懸臂中的每個懸臂均被構造成支撐行星輪的軸的第一端中的一個第一端。在圖3中，用附圖標記310來標記懸臂。包括上述懸臂的形狀的目的在于，使第一端部圍繞的敞開區域最大化，以便促進行星齒輪的維護。
[0030]在圖la_lc、2a、2b和3中示意的例證性行星齒輪中，行星輪的數目為四。然而，行星輪的數目也可以大于或小于四。
[0031]在圖la_lc、2a、2b和3中示意的例證性情形中，齒圈是靜止的，而行星架和恒星軸是可旋轉的。還可能的是，行星架是靜止的，而恒星軸和齒圈是可旋轉的。此外，還可能的是，恒星軸是靜止的，而行星輪架和齒圈是可旋轉的。與恒星軸是否可旋轉無關地，恒星軸具有幾何旋轉對稱軸線，這在權利要求中提及。
[0032]上文給出的說明書中提供的具體實例不應被理解為限制權利要求的適用性和/或解釋。
【權利要求】
1.一種用于行星齒輪的行星輪架(101、201、301)，所述行星輪架被構造成支撐至少四個行星輪，并且所述行星輪架包括: 第一端部(102、202)，所述第一端部用于支撐所述行星齒輪的行星輪的軸的第一端，使得所述行星輪的幾何旋轉軸線在圓周上以大致均勻間距間隔開； 第二端部(103、203)，所述第二端部用于支撐所述行星輪的所述軸的第二端；和 支撐結構(104、204)，所述支撐結構被連接至所述第一端部和所述第二端部，并且所述支撐結構在所述行星輪的軸向方向上位于所述第一端部和所述第二端部之間，并且所述支撐結構在所述行星輪架的周向方向上位于所述行星輪之間， 其特征在于所述支撐結構被連接至所述第一端部和所述第二端部的外緣，并且所述支撐結構被構造成遠離所述行星齒輪的恒星軸的幾何旋轉對稱軸線，并且所述行星輪的幾何旋轉軸線被構造成靠近所述恒星軸的幾何旋轉對稱軸線，使得所述行星輪的最大直徑(D)能夠是所述行星輪中的相鄰行星輪的幾何旋轉軸線之間的距離⑷的至少90%且小于100% ο
2.根據權利要求1所述的行星輪架，其中所述支撐結構被構造成遠離所述恒星軸的幾何旋轉對稱軸線，并且所述行星輪的幾何旋轉軸線被構造成靠近所述恒星軸的幾何旋轉對稱軸線，使得所述行星輪的所述最大直徑能夠是所述行星輪中的相鄰行星輪的幾何旋轉軸線之間的距離的至少95%。
3.根據權利要求1所述的行星輪架，其中所述第一端部(202)被附接至所述支撐結構(204)，使得所述第一端部能夠非破壞性地從所述支撐結構拆卸。
4.根據權利要求2所述的行星輪架，其中所述第一端部(202)被附接至所述支撐結構(204)，使得所述第一端部能夠非破壞性地從所述支撐結構拆卸。
5.根據權利要求3所述的行星輪架，其中所述第一端部包括分開的扇區(306-309)，每個扇區包括用于支撐所述行星輪的所述軸的所述第一端中的至少一個第一端的部分，并且每個扇區被附接至所述支撐結構，使得所述扇區中的每個扇區能夠非破壞性地從所述支撐結構拆卸。
6.根據權利要求4所述的行星輪架，其中所述第一端部包括分開的扇區(306-309)，每個扇區包括用于支撐所述行星輪的所述軸的所述第一端中的至少一個第一端的部分，并且每個扇區被附接至所述支撐結構，使得所述扇區中的每個扇區能夠非破壞性地從所述支撐結構拆卸。
7.根據權利要求5所述的行星輪架，其中所述第一端部的所述扇區(306-309)中的每個扇區被構造成支撐所述行星輪的所述軸的所述第一端中的一個且僅一個第一端。
8.根據權利要求6所述的行星輪架，其中所述第一端部的所述扇區(306-309)中的每個扇區被構造成支撐所述行星輪的所述軸的所述第一端中的一個且僅一個第一端。
9.根據權利要求1-8中的任一項所述的行星輪架，其中所述第一端部被成形為包括懸臂(310)，所述懸臂朝著所述恒星軸的幾何旋轉對稱軸線突出，使得所述懸臂中的每個懸臂被構造成支撐所述行星輪的所述軸的所述第一端中的一個且僅一個第一端。
10.一種行星齒輪，包括: 恒星軸(111、211、311)； 齒圈(112、212)；行星輪(113-116、213-216、313-316);和 根據權利要求1-9中的任一項所述的行星輪架(101、201、301)，所述行星輪架用于支撐所述行星輪，使得所述 行星輪與所述恒星軸嚙合且與所述齒圈嚙合。
【文檔編號】F16H57/08GK104006147SQ201410061328
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2013年2月22日
【發明者】亞里·托伊卡寧, 約爾馬·蒂爾科寧 申請人:美聞達傳動設備有限公司