带有正齿轮组的传动装置单元 |
|||||||
| 申请号 | CN201380057318.7 | 申请日 | 2013-10-11 | 公开(公告)号 | CN104755803B | 公开(公告)日 | 2017-08-04 |
| 申请人 | ZF腓德烈斯哈芬股份公司; | 发明人 | 斯蒂芬·贝克; 乌米特·库特卢艾; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种传动装置单元(1)，尤其是用于 风 力 发电设备的传动装置单元(1)，其带有驱动侧的第一行星 齿轮 级(2)、第二行星齿轮级(3)和从动侧的第三行星齿轮级(4)，这些行星齿轮级如此地彼此相联接，即，驱动侧的转矩可被分配到第一和第二行星齿轮级(2；3)上且可在第三行星齿轮级(4)中被合并，其中，第一或第二行星齿轮级(2；3)与第三行星齿轮级(4)的齿圈(10)且这两个行星齿轮级(2；3)中的另一个与第三行星齿轮级(4)的至少一个行星齿轮(11)相联接。根据本发明，行星齿轮级(2；3；4)中的其中一个在其中间的 太阳轮 (5；6；7)和其径向处在外部的齿圈(8；9；10)之间的区域中具有正齿轮组(14)，借助于该正齿轮组可反转太阳轮(5；6；7)或齿圈(8；9；10)的转向。 | ||||||
| 权利要求 | 1.传动装置单元(1)，其带有驱动侧的第一行星齿轮级(2)、第二行星齿轮级(3)和从动侧的第三行星齿轮级(4)，这些行星齿轮级如此地彼此相联接，即，驱动侧的转矩可被分配到所述第一和第二行星齿轮级(2；3)上且可在所述第三行星齿轮级(4)中被合并，其中，所述第一或第二行星齿轮级(2；3)与所述第三行星齿轮级(4)的齿圈(10)且所述第一或第二行星齿轮级(2；3)中的另一个与所述第三行星齿轮级(4)的至少一个行星齿轮(11)相联接，其特征在于，所述第一行星齿轮级(2)或者第三行星齿轮级(4)在其中间的太阳轮(5；7)和其径向处在外部的齿圈(8；10)之间的区域中具有正齿轮组(14)，借助于该正齿轮组可反转太阳轮(5；7)或齿圈(8；10)的转向。 |
||||||
| 说明书全文 | 带有正齿轮组的传动装置单元技术领域背景技术[0002] 尤其在风力发电设备的情形中，用于转矩和转速在传动装置输入轴与传动装置输出轴之间的转换的传动装置得到使用。在此，带有较低转速的位于传动装置输入轴处的较高转矩被转换成带有较高转速的位于传动装置输出轴处的降低的转矩。原则上，该传动装置可被划分成具有依次串联的行星齿轮级或并联的行星齿轮级的传动装置形式。所谓的差动传动装置属于后一类，其一般由三个行星齿轮级构成。通过前两个齿轮级的合适的联接可实现到这两个行星齿轮级上的有利的转矩分配。在第三行星齿轮级中的叠加可实现功率合并且与此相伴可实现高传动比范围的相应呈现。 [0003] 由EP 1 240 443 B1已知一种用于风力发电设备的此类传动装置。其由驱动侧的对称构建的行星齿轮级构成，该行星齿轮级下游有至少一个传动级(Getriebestufe)，其中，该行星齿轮级由至少两个相同尺寸的并联的功率分流的行星传动机构(Planetengetrieben)构成。功率分流的行星传动机构下游有均载的差动传动级。该差动传动级构造成均衡行星传动机构(Ausgleichsplanetengetriebe)形式的被动式差动机构。其实施在由行星传动机构构成的行星齿轮级的两个相联结的太阳轴处的均匀的功率分流。在此，其中一个太阳轴与太阳轮而另一太阳轴与差动传动级处在有效连接中，其中，差动传动级的行星架构造成从动端。备选地，该差动传动级构造成轴向偏置地被支撑的且相反斜齿的均衡圆柱齿轮对形式的主动式差动机构。该主动式差动机构一方面实施在由行星传动机构构成的行星齿轮级的两个相联结的太阳轴处的均匀的功率分流且另一方面作为传动级参与传动装置的总传动比。在此，其中一个太阳轴与均衡圆柱齿轮对的均衡圆柱齿轮而另一太阳轴与其另外的平衡圆柱齿轮处在有效连接中。 发明内容[0004] 基于本发明的目的通过一种传动装置单元来实现。 [0005] 一种尤其用于风力发电设备的传动装置单元被建议，其具有第一、第二和第三行星齿轮级。第一行星齿轮级布置在驱动侧。第三行星齿轮级布置在从动侧。优选地，第二行星齿轮级在传动装置单元的纵向上构造在第一与第三行星齿轮级之间。这三个行星齿轮级如此地彼此相联接，即，驱动侧的转矩可被分配到第一和第二行星齿轮级上且可在第三行星齿轮级中被合并。因此，该传动装置单元对于非常高的转矩而言同样可紧凑地构造，因为驱动侧的转矩通过第一和第二行星齿轮级的优选并联被分配到该第一和第二行星齿轮级上，从而使得第一和第二行星齿轮级可被设计用于较小的负载，由此这些行星齿轮级的尺寸可被降低。由此，传动装置单元可非常紧凑且节省安装空间地构造。通过在第三行星齿轮级中的紧接着的叠加，在从动侧可实现相比驱动侧更高的转矩，由此可改善为此设置的风力发电设备的效率。为了在第三行星齿轮级中合并被分配的转矩，第一或第二行星齿轮级与第三行星齿轮级的齿圈相联接。另一行星齿轮级与第三行星齿轮级的至少一个行星齿轮或者行星架相联接。优选地，行星齿轮被可转动地支撑在支架中，两个第一行星齿轮级中的其中一个又如此地与该支架相联接，即，行星齿轮级、支架和行星齿轮作为单元在传动装置单元的圆周方向上能够被转动。因此，第三行星齿轮级的齿圈和第三行星齿轮级的行星架各自由两个第一行星齿轮级中的其中一个被如此地驱动，即，其在传动装置单元的圆周方向上可移动。 [0006] 为了在从动侧可实现高转速，第三行星齿轮级的齿圈和行星架如此地与其它两个行星齿轮级相联接，即，齿圈和行星架在行星齿轮级的圆周方向上在相反的方向上移动。三个行星齿轮级中的其中一个构造成正行星齿轮机构。正行星齿轮级被理解为一种行星齿轮级，其具有中间的太阳轮、包括至少一个行星齿轮的第一组行星齿轮，其中，该行星齿轮与太阳轮啮合且与由第二组行星齿轮构成的至少一个另外的第二行星齿轮啮合。第二行星齿轮在齿圈中啮合，其中，该齿圈至少部分包围该行星齿轮级。行星齿轮被可转动地支撑在行星架处，从而使得行星齿轮的旋转轴线可绕太阳轮被移动。在一种正行星齿轮级的情形中，在固定的行星架时齿圈和太阳轮在不同方向上移动。有利地，因此可实现三个行星齿轮级的非常简单且节省安装空间的联接。此外，借助于正行星齿轮级可相同作用地、也就是说固定地或绕传动装置单元的纵轴线旋转地构造成两个相邻行星齿轮级的相同部件,尤其是齿圈。这相应地使得传动装置单元的结构简化以及技术失效风险的降低与紧凑的结构形式和较高的传动比可能性的优点相结合地成为可能。 [0007] 在本发明的一种有利的改进方案中，正行星齿轮级具有与行星齿轮级的太阳轮啮合的径向内部的第一行星齿轮和与行星齿轮级的齿圈啮合的径向外部的行星齿轮。这些行星齿轮如此地彼此相联接，即，其绕其各自的旋转轴线彼此在相反的方向上能够被转动。有利地，因此相比通常的行星传动机构可反转齿圈或太阳轮的转向。此时可用结构简单的器件来实现。因此，三个行星齿轮级可如此地彼此相联接，即，传动装置单元可非常节省安装空间且结构简单地构造。由此，传动装置单元的制造成本以及其失效风险被显著降低。 [0008] 当两个齿轮彼此在传动装置单元的径向上定向且/或彼此齿合时，两个齿轮可结构简单地彼此相联接。 [0009] 如下同样是有利的，当两个齿轮借助于齿轮架被共同地保持在传动装置单元的径向上时。齿轮架各自如此可转动地被支撑地容纳行星齿轮，即，行星齿轮在传动装置单元的圆周方向上通过行星架来引导地作为单元能够被移动。通过两个行星齿轮借助于行星架的联接，因此径向内部的第一行星齿轮和与此啮合的太阳轮绕其各自的旋转轴线在相反的方向上旋转。由此可达到转矩分配的传动装置单元的非常紧凑且结构简单的目标。 [0010] 当行星架绕太阳轮可转动地构造时，三个行星齿轮级的非常紧凑且节省安装空间的联接可被确保。 [0011] 备选地，行星架然而同样可固定地构造。当正行星齿轮组构造有在第一行星齿轮级中的固定的行星架时，尤其能够实现上述优点。 [0012] 当至少两个相邻的行星齿轮级具有共同的总支架时，传动装置单元可非常低成本地制造。在此，总支架包括两个相邻的行星齿轮级的行星架。总支架将这些行星齿轮级抗扭地彼此联接。当正齿轮组构造有在第一或第二行星齿轮级中的行星架时，传动装置单元可特别节省安装空间地借助于总支架来构造。总支架优选一件式地在一种制造工艺的情况中制造。由此，传动装置单元的制造成本可被降低。备选地，总支架然而同样可多件式地构造，其中，优选地各个行星架各自构造成总支架的一部分。行星架可力配合地、材料配合地且/或形状配合地彼此相连接。为了可拆卸地连接行星架，这些行星架优选借助于固定器件、尤其螺钉、螺栓和/或铆钉彼此相连接。在总支架的两件式的实施方案的情形中，传动装置单元的装配以及拆解被简化。 [0013] 当总支架与驱动轴抗扭地相联接或在驱动侧至少部分构造成这样时，传动装置单元的失效风险可被降低。通过总支架的因此可转动的构造，行星齿轮级的齿圈可固定地构造，由此可避免昂贵的、结构复杂的以及易出故障的齿圈的支承装置。 [0014] 如下是有利的，当第一和第二行星齿轮级的两个齿圈，尤其在第二行星齿轮级构造成正齿轮组的情形中，固定地构造时。在此，固定的齿圈可优选构造成传动装置单元的壳体的至少一部分。有利地，传动装置单元的结构成本可因此被降低，因为取消了齿圈的复杂且尤其在高负载的情形中易出故障的支承装置。传动装置单元由此更坚固地构造，从而降低了技术失效风险。 [0015] 如下同样是有利的，当第一、第二和第三行星齿轮级的齿圈，尤其在第一行星齿轮级构造成正齿轮组的情形中，其中，第一和第二行星齿轮级的齿圈构成一个单元时。因此，传动装置单元的结构成本可被降低。 [0016] 当第二行星齿轮级的太阳轮构造成空心轴，第一行星齿轮级的构造成实心轴的太阳轮至少部分延伸到其中时，传动装置单元可非常紧凑地构造。第一行星齿轮级的构造成实心轴的太阳轮备选地同样可构造成空心轴。这样的空心轴同样可被用于引导电线穿过。 [0017] 如下是有利的，当第三行星齿轮级与其它两个行星齿轮级的太阳轮相联接时，因为由此可降低传动装置单元的几何尺寸。当第一或第二行星齿轮级构造成正行星齿轮级时，第一行星齿轮级的太阳轮优选与第三行星齿轮级的行星架相联接。同时在此，第二行星齿轮级的太阳轮与第三行星齿轮级的齿圈抗扭地相联接。当备选地第三行星齿轮级构造成正齿轮组时，优选地第一行星齿轮级的太阳轮与第三行星齿轮级的齿圈且第二行星齿轮级的太阳轮与第三行星齿轮级的行星架抗扭地相联接。当三个行星齿轮级根据上面的实施方案彼此相联接时，传动装置单元可非常节省安装空间地构造。此外由此实现一种非常坚固的不易出故障的传动装置单元。附图说明 [0018] 下面，本发明借助附图作进一步说明。其中： [0019] 图1显示了带有第二行星齿轮级构造成正齿轮组的传动装置单元的示意性的半示图， [0020] 图2显示了带有第一行星齿轮级构造成正齿轮组的传动装置单元的示意性的半示图，且 [0021] 图3显示了带有第三行星齿轮级构造成正齿轮组的传动装置单元的示意性的半示图。 具体实施方式[0022] 图1以示意性的半示图形式显示了传动装置单元1。传动装置单元1包括第一行星齿轮级2，其布置在传动装置单元1的驱动侧。，传动装置单元1具有第三行星齿轮级4。在传动装置单元1的纵向上，在第一行星齿轮级2与第三行星齿轮级4之间布置有第二行星齿轮级3。三个行星齿轮级2,3,4如此地彼此相联接，即，驱动侧的转矩被分配到第一和第二行星齿轮级2,3上。由此，传动装置单元1可有利地非常紧凑地构造，因为第一和第二行星齿轮级2,3各自须经受住较小的转矩。 [0023] 被分配到第一和第二行星齿轮级2,3上的转矩又在传动装置单元1的从动侧的区域中在第三行星齿轮级4中被合并。所有行星齿轮级2，3，4各自具有中间的太阳轮5,6,7、包围该太阳轮的齿圈8,9,10和径向布置在其之间的行星齿轮11。第一和第三行星齿轮级2,4的行星齿轮11各自被可转动地支撑地保持在行星架12,13中，其各自通过行星架12,13来引导地在传动装置单元1的圆周方向上绕各自的太阳轮5,7转动。 [0024] 第二行星齿轮级3构造成正行星齿轮级。第二行星齿轮级3具有径向内部的第一行星齿轮15和径向外部的第二行星齿轮16。径向内部的第一行星齿轮15与第二行星齿轮级3的太阳轮6啮合。径向外部的第二行星齿轮16相对地借助于行星架18如此地布置在太阳轮6与齿圈9之间的区域中，即，其在径向外部的区域中与第二行星齿轮级3的齿圈9啮合。两个行星齿轮15,16彼此如此地相联接，即，其绕其各自的旋转轴线始终彼此在相反的方向上转动。为此，其在区域17中彼此齿合。 [0025] 两个行星齿轮15,16彼此且在太阳轮6与齿圈9之间的区域中借助于行星架18被可转动地支撑地保持且在传动装置单元1的圆周方向上被引导。两个行星齿轮15,16各自借助于行星架18作为单元绕太阳轮6可转动地构造。第一行星齿轮级2的第一行星架12和第二行星齿轮级3的行星架18构造成总支架19。因此，第一行星齿轮级2的行星齿轮11以及第二行星齿轮级3的行星齿轮15,16通过借助于总支架19的联接在传动装置单元1的圆周方向上共同地绕各自的太阳轮5,6或者绕传动装置单元1的纵轴线转动。 [0026] 根据图1，传动装置单元1在驱动侧具有驱动轴20，借助其将带有相对较低转速的高转矩带入到传动装置单元1中。驱动轴20与第一行星齿轮级2的第一行星架12相联接。通过使总支架19不仅包括第一行星齿轮级2的行星架12而且包括第二行星齿轮级3的行星架18，两个行星架12,18通过位于驱动轴20处的转矩被置于旋转中。因此，驱动轴20的高转矩大致上等份地，尤其以60:40的比例被分配到传动装置单元1的第一和第二行星齿轮级2,3上。 [0027] 第一和第二行星齿轮级2,3的两个齿圈8,9各自固定地构造。为此，齿圈与传动装置单元1的在图1中未示出的壳体相联接或构造成该壳体的至少一部分。由此，传动装置单元1可非常节省安装空间地、结构简单地以及低成本地实现，因为取消了齿圈8,9的昂贵的且复杂的支承装置。 [0028] 由于固定的齿圈8,9，第一行星齿轮级2的通过第一行星架12被置于旋转中的行星齿轮11如此地在第一齿圈8中滚动，即，第一行星齿轮级2的第一太阳轮5被置于旋转中。在此，第一太阳轮5的旋转方向与驱动轴20或者第一行星架12的旋转方向相符。与此相对，第二行星齿轮级3的径向外部的第二行星齿轮16在固定的第二齿圈9中如此地滚动，即，径向内部的第一行星齿轮15由于在区域17中的联接被置于相对径向外部的第二行星齿轮16相反的旋转中。因为径向内部的第一行星齿轮15与第二行星齿轮级3的第二太阳轮6齿合，所以第二太阳轮6被置于旋转中。然而基于该正齿轮组如上面所描述的那样实现了转向反转，从而使得第二太阳轮6在相对第一太阳轮5相反的方向上旋转。这尤其归因于如下，即，第二太阳轮6和与此接合的径向内部的第一行星齿轮15彼此关于其各自的旋转轴线在相反的方向上旋转。 [0029] 第二行星齿轮级3的第二太阳轮6构造成空心轴21。在本实施例中，第一太阳轮5构造成实心轴22，其延伸穿过第二行星齿轮级3的空心轴21。空心轴21在从动侧与第三行星齿轮级4的第三齿圈10抗扭地相联接。，实心轴22联接第一行星齿轮级2的第一太阳轮5与第三行星齿轮级4的第三行星架13，其又被可转动地支撑地容纳第三行星齿轮级4的行星齿轮11。第三行星齿轮级4的第三行星架13和第三齿圈10由于借助于在第二行星齿轮级3中的至少一个正齿轮组14的转向反转沿圆周在对此相反的方向上旋转。由此，第三行星齿轮级4的行星齿轮11的转速相比驱动轴20的转速被大大提高。因此，被分配到第一和第二行星齿轮级2,3上的转矩在第三行星齿轮级4的第三太阳轮7中被如此地合并，即，与第三太阳轮7相联接的从动轴23以相比驱动轴20被提高的转速来运行。 [0030] 三个行星齿轮级2,3,4的上面所描述的第一联接变体方案在与通过至少一个正齿轮组14引起的转向反转相结合中具有如下主要优点，即，传动装置单元1可非常紧凑且低成本地构造。此外，其不易出故障，因为通过第一和第二行星齿轮级2,3的两个固定的齿圈8,9可节省复杂且易出故障的支承装置。 [0031] 图2显示了传动装置单元1的一种备选的实施方式，在其中，正齿轮组14在第一行星齿轮级2中构造。第三行星齿轮级4相对在图1中示出的第一实施例相同地构造。相对在图1中示出的第一实施例，在第一与第二行星齿轮级2,3之间构造的总支架19固定地构造。因此，行星齿轮11或者正齿轮组14的径向内部的第一和径向外部的第二齿轮15,16不绕传动装置单元1的纵轴线转动。作为替代，第一和第二行星齿轮级2,3的两个齿圈8,9可转动地构造。他们彼此相联接，其中，第一齿圈8与驱动轴20相连接，从而使得两个齿圈8,9通过驱动侧的转矩被置于转动中。因此，位于驱动轴20处的转矩大致上等份地被分配到两个第一行星齿轮级2,3的两个齿圈8,9上。基于第一行星齿轮级2的固定的齿轮架18，径向外部的第二齿轮16绕其通过在齿轮架18中可转动的支承装置被确定的旋转轴线被置于旋转中。 [0032] 基于两个齿轮15,16在区域17中的齿合，径向内部的第一齿轮15同样被置于转动中，其中，两个齿轮15,16以彼此相反的方向转动。由此实现中间的第一太阳轮5的转向反转，从而使得该太阳轮相对第二行星齿轮级3的第二太阳轮6在对此相反的方向上能够旋转。第二行星齿轮级3的第二太阳轮6与第二行星齿轮级3的在传动装置单元的圆周方向上固定的行星齿轮11处在接合中。基于如在第一实施例中所描述的与第三行星齿轮级4的联接，第三齿圈10和第三行星架13在传动装置单元1的圆周方向上在相反的方向上转动。由此实现事先被分配到第一和第二行星齿轮级2,3上的转矩在第三行星齿轮级4中的期望的叠加。基于第一和第二太阳轮5,6的彼此相反的旋转实现了第三太阳轮7的转矩提高。 [0033] 备选地，根据在图3中示出的实施例，正齿轮组14同样可在第三行星齿轮级4中构造。在此，第一和第二行星齿轮级2,3大致上构造成通常的行星传动机构。驱动轴20与第一行星齿轮级2的第一行星架12相联接。第一齿圈8固定地构造，从而使得第一行星齿轮级2的行星齿轮11在处在外部的固定的第一齿圈8中如此地滚动，即，与行星齿轮11处在接合中的第一太阳轮5被置于旋转中，其中，第一太阳轮5的旋转方向与驱动轴20的旋转方向相符。 [0034] 第一行星架12抗扭地与第二行星齿轮级3的第二齿圈9相联接。相对第一行星齿轮级2，第二行星齿轮级3的第二行星架24与此处未示出的壳体如此地相联接，即，第二行星架24固定地构造。因此，处在外部的第二齿圈9将第二行星齿轮级3的行星齿轮11如此地置于旋转中，即，第二行星齿轮级3的处在内部的第二太阳轮6在相对第一太阳轮5相反的旋转方向上被转动。第一行星齿轮级2的第一太阳轮5与第三行星齿轮级4的第三齿圈10抗扭地相联接。第二行星齿轮级3的第二太阳轮6与第三行星齿轮级4的齿轮架18抗扭地相联接。因此，第三行星齿轮级4的第三齿圈10和齿轮架18在传动装置单元1的圆周方向上在相反的方向上被转动。因此，在区域17中彼此齿合的齿轮15,16被置于彼此相反的旋转中。在此，径向内部的第一齿轮15如此地驱动第三太阳轮7，即，与此相联接的从动轴23、驱动轴20和第一太阳轮5或者实心轴22在相同的方向上旋转。 [0035] 总支架19可一件式或也可在图中未示出的实施例中多件式地构造。在后者的实施例的情形中，齿轮架18和第一行星齿轮级2的第一行星架12各自构造成总支架19的一个部分。在连接区域中，齿轮架18与第一行星架12形状配合地、力配合地和/或材料配合地相连接。为了更简单地装配以及拆解，当齿轮架18与第一行星架12借助于固定器件，尤其是螺钉、螺栓和/或铆钉可解地相连接时，是有利的。 [0037] 附图标记清单 [0038] 1 传动装置单元 [0039] 2 第一行星齿轮级 [0040] 3 第二行星齿轮级 [0041] 4 第三行星齿轮级 [0042] 5 第一太阳轮 [0043] 6 第二太阳轮 [0044] 7 第三太阳轮 [0045] 8 第一齿圈 [0046] 9 第二齿圈 [0047] 10 第三齿圈 [0048] 11 行星齿轮 [0049] 12 第一行星架 [0050] 13 第三行星架 [0051] 14 正齿轮组 [0052] 15 径向内部的第一齿轮 [0053] 16 径向外部的第二齿轮 [0054] 17 区域 [0055] 18 齿轮架 [0056] 19 总支架 [0057] 20 驱动轴 [0058] 21 空心轴 [0059] 22 实心轴 [0060] 23 从动轴 [0061] 24 第二行星架 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈