專利名稱：齒輪系統(tǒng)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪系統(tǒng)，并且更特別地，涉及一種具有用于錨固行星齒輪的行星齒輪軸軸的齒輪系統(tǒng)，所述行星齒輪軸軸集中所述行星齒輪的每一個(gè)上的負(fù)荷并且平衡所述行星齒輪之間的負(fù)荷。
背景技術(shù)：
行星齒輪系統(tǒng)是已知的。行星齒輪系統(tǒng)的例子可以從美國(guó)專利第6，994，651和7，297，086號(hào)以及美國(guó)專利公報(bào)2011/0039654和2011/0053730中找到。 一種這樣的系統(tǒng)(周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)10)在圖I的橫截面圖中被顯示為包括行星齒輪軸軸12，套筒22圍繞所述行星齒輪軸軸布置。行星齒輪26包圍套筒22并且通過(guò)肋環(huán)30連接到所述套筒?；?2包括在基部的中心位置的凹槽14。套筒22包括錐形臺(tái)24。行星齒輪26具有凹口 28。輥32定位在行星齒輪26的內(nèi)表面上的滾道和套筒22的外表面上的滾道之間。行星齒輪軸軸12壓配合到上風(fēng)載板(未顯示)。齒輪系統(tǒng)10用作雙接頭系統(tǒng)，其允許行星齒輪26對(duì)準(zhǔn)環(huán)形齒輪和太陽(yáng)齒輪(未顯示)而不管行星齒輪軸軸12的切向位置和失配。在套筒22和行星齒輪軸軸12之間有間隙24以針對(duì)由于施加于行星齒輪26的力產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)和切向錯(cuò)位而允許行星齒輪軸軸12的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和調(diào)節(jié)。行星齒輪系統(tǒng)(例如系統(tǒng)10)在諸如風(fēng)力渦輪機(jī)的應(yīng)用中得到應(yīng)用。其它的可能應(yīng)用可以在銑削操作、石油和天然氣工業(yè)以及航空工業(yè)中發(fā)現(xiàn)。對(duì)于使用多個(gè)行星齒輪的已知行星齒輪系統(tǒng)，已產(chǎn)生的問(wèn)題是在行星齒輪之間產(chǎn)生不平衡負(fù)荷。當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件(取決于齒輪系統(tǒng)，環(huán)形齒輪、載架或太陽(yáng)齒輪可以將輸入供應(yīng)給齒輪箱)旋轉(zhuǎn)時(shí)，它將力或負(fù)荷施加于行星齒輪。行星齒輪系統(tǒng)的負(fù)荷系數(shù)Ky可以被定義為Ky — TBranchNCP/TNom其中TBraneh是具有最大負(fù)荷的齒輪的扭矩，Nct是行星齒輪的數(shù)量，并且Tnmi是系統(tǒng)的總額定扭矩。理想地，在每個(gè)行星齒輪上力應(yīng)當(dāng)相同，即，Ky = 1.0，由此產(chǎn)生平衡負(fù)荷。然而，由于各種原因行星齒輪系統(tǒng)常常遭受不平衡負(fù)荷。一個(gè)原因在于制造行星齒輪的齒輪齒時(shí)這樣的齒通常有變化。例如,齒輪齒的厚度可能在齒輪齒的預(yù)期公差的程度上變化。另外，齒距(相鄰齒輪齒之間的距離)也可能變化。在正常生產(chǎn)實(shí)踐中，載架中的行星齒輪軸軸孔將遠(yuǎn)離它們的實(shí)際中心位置被鉆出。這是由于制造公差限制、加工部件的復(fù)雜性、測(cè)量能力和人為誤差。這種情況導(dǎo)致每個(gè)行星齒輪承載不同于為它們?cè)O(shè)計(jì)的負(fù)荷。而且，在正常負(fù)荷條件下，載架可能略微扭轉(zhuǎn)。該扭轉(zhuǎn)可能造成行星齒輪和環(huán)形齒輪/太陽(yáng)齒輪組件之間的失配。取決于行星齒輪的數(shù)量和它們的相應(yīng)公差，任何單行星齒輪所受到的負(fù)荷可能大幅地增加，多達(dá)2X或以上。減小齒輪系統(tǒng)上的負(fù)荷系數(shù)Ky將允許使用更小的系統(tǒng)部件或允許比目前施加的更大的負(fù)荷作用于系統(tǒng)部件。更均勻分布的分?jǐn)傌?fù)荷可以允許齒輪箱扭矩密度的增加?？紤]到這些問(wèn)題中，一種行星齒輪系統(tǒng)將在本領(lǐng)域中是受歡迎的，所述行星齒輪系統(tǒng)包括行星齒輪，當(dāng)所述行星齒輪與環(huán)形齒輪和中心齒輪(或太陽(yáng)齒輪)嚙合時(shí)所述行星齒輪自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例包括一種行星齒輪軸軸，所述行星齒輪軸軸被配置成用作用于載架內(nèi)的行星齒輪的錨固點(diǎn)。所述行星齒輪軸軸包括行星齒輪軸軸主體，所述行星齒輪軸主體具有在一對(duì)端部之間的撓曲部分。在一個(gè)方面中，所述撓曲部分包括允許所述行星齒輪軸主體在第一方向上撓曲的第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽，所述第一對(duì)凹槽位于與所述第二對(duì)凹槽相對(duì)的所述行星齒輪軸主體的側(cè)。在另一個(gè)方面中，所述行星齒輪軸主體包括第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪 軸主體以及中心定位圓筒，其中所述第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體的每一個(gè)定位在所述中心定位圓筒內(nèi)。在另一個(gè)方面中，所述行星齒輪軸主體包括球窩接頭以及一對(duì)軸臂，所述軸臂在相反的方向上從所述球窩接頭延伸。本發(fā)明的實(shí)施例包括一種行星齒輪系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括載架，所述載架具有中心開(kāi)口、多個(gè)周邊定位開(kāi)口和多個(gè)行星齒輪軸開(kāi)口 ；可旋轉(zhuǎn)中心齒輪，所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪位于所述中心開(kāi)口內(nèi)；以及多個(gè)周邊行星齒輪，所述多個(gè)周邊行星齒輪與所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪成嚙合關(guān)系并且用行星齒輪軸錨固在所述行星齒輪軸開(kāi)口中的相應(yīng)開(kāi)口內(nèi)。所述行星齒輪軸的每一個(gè)具有行星齒輪軸主體，所述行星齒輪軸主體包括撓曲部分，所述撓曲部分具有允許所述行星齒輪軸主體在第一方向上撓曲的第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽，所述第一對(duì)凹槽位于與所述第二對(duì)凹槽相對(duì)的所述行星齒輪軸主體的側(cè)；肋，所述肋分離所述第一對(duì)凹槽和所述第二對(duì)凹槽的每一對(duì)的凹槽；以及一對(duì)板，所述一對(duì)板定位在所述行星齒輪軸主體的相對(duì)表面上，抑制所述行星齒輪軸主體在與所述第一方向正交的第二方向上的撓曲。本發(fā)明的實(shí)施例包括一種行星齒輪系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括載架，所述載架具有中心開(kāi)口、多個(gè)周邊定位開(kāi)口和多個(gè)行星齒輪軸開(kāi)口 ；可旋轉(zhuǎn)中心齒輪，所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪位于所述中心開(kāi)口內(nèi)；以及多個(gè)周邊行星齒輪，每個(gè)周邊行星齒輪具有錐形開(kāi)口并且每個(gè)周邊行星齒輪與所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪成嚙合關(guān)系并且用行星齒輪軸錨固在所述行星齒輪軸開(kāi)口中的相應(yīng)開(kāi)口內(nèi)。所述行星齒輪軸的每一個(gè)具有行星齒輪軸主體，所述行星齒輪軸主體包括第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體；以及中心定位圓筒，所述中心定位圓筒具有芯體和一對(duì)凸緣，所述凸緣的每一個(gè)圍繞環(huán)帶并且從所述芯體延伸；其中所述第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體的每一個(gè)干涉配合在所述環(huán)帶中的相應(yīng)環(huán)帶內(nèi)。本發(fā)明的實(shí)施例包括一種行星齒輪系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括載架，所述載架具有中心開(kāi)口、多個(gè)周邊定位開(kāi)口和多個(gè)行星齒輪軸開(kāi)口 ；可旋轉(zhuǎn)中心齒輪，所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪位于所述中心開(kāi)口內(nèi)；以及多個(gè)周邊行星齒輪，所述多個(gè)周邊行星齒輪與所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪成嚙合關(guān)系并且用行星齒輪軸錨固在所述行星齒輪軸開(kāi)口中的相應(yīng)開(kāi)口內(nèi)。所述行星齒輪軸的每一個(gè)具有行星齒輪軸主體，所述行星齒輪軸主體包括球窩接頭和一對(duì)軸臂，所述軸臂在相反的方向上從所述球窩接頭延伸。所述行星齒輪系統(tǒng)包括定位在所述行星齒輪的每一個(gè)的內(nèi)部空間內(nèi)的第一插入件和第二插入件，所述插入件的每一個(gè)包括延伸到錐形容座的開(kāi)口 ；以及一對(duì)軸承，每個(gè)軸承干涉配合在所述行星齒輪軸開(kāi)口中的相應(yīng)開(kāi)口內(nèi)并且每個(gè)軸承與所述軸臂中的一個(gè)干涉配合；其中所述軸臂中的一個(gè)延伸通過(guò)所述插入件中的一個(gè)的所述開(kāi)口并且所述軸臂中的另一個(gè)延伸通過(guò)所述插入件中的另一個(gè)的所述開(kāi)口，使得所述球窩接頭就座在所述錐形容座中。所述的行星齒輪系統(tǒng)，其用在風(fēng)力渦輪機(jī)中。本發(fā)明的實(shí)施例包括一種用于在行星齒輪之間平衡行星齒輪系統(tǒng)上的負(fù)荷的方 法。所述方法包括準(zhǔn)備多個(gè)行星齒輪軸，所述行星齒輪軸的每一個(gè)包括撓曲部分；將所述行星齒輪軸組裝到所述行星齒輪中的相應(yīng)行星齒輪中；將所述行星齒輪定位在載架內(nèi)；以及使所述行星齒輪與中心齒輪和環(huán)形齒輪相互嚙合。述準(zhǔn)備包括為所述多個(gè)行星齒輪軸的每一個(gè)的所述撓曲部分提供允許在第一方向上撓曲的第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽，所述第一對(duì)凹槽位于與所述第二對(duì)凹槽相對(duì)的所述行星齒輪軸的側(cè)；為所述多個(gè)行星齒輪軸的每一個(gè)提供肋，所述肋分離所述第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽的每一對(duì)的凹槽；以及為所述多個(gè)行星齒輪軸的每一個(gè)提供一對(duì)板，所述一對(duì)板定位在所述行星齒輪軸的相對(duì)表面上，抑制在與所述第一方向正交的第二方向上的撓曲。所述的方法，所述組裝包括用軸承將所述多個(gè)行星齒輪軸的每一個(gè)固定在所述載架中的行星齒輪軸開(kāi)口中的相應(yīng)開(kāi)口內(nèi)。所述的方法，所述組裝包括提供具有錐形開(kāi)口的行星齒輪，所述行星齒輪軸延伸通過(guò)所述錐形開(kāi)口。所述的方法，其所述準(zhǔn)備包括提供第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體；以及提供具有芯體和一對(duì)凸緣的中心定位圓筒，所述凸緣的每一個(gè)圍繞環(huán)帶并且從所述芯體延伸；其中所述第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體的每一個(gè)干涉配合在所述環(huán)帶中的相應(yīng)環(huán)帶內(nèi)。所述的方法，其所述準(zhǔn)備包括提供球窩接頭和一對(duì)軸臂，所述軸臂在相反的方向上從所述球窩接頭延伸。所述的方法，其所述組裝包括將第一插入件和第二插入件定位在所述行星齒輪的每一個(gè)的內(nèi)部空間內(nèi)，所述插入件的每一個(gè)包括延伸到錐形容座的開(kāi)口 ；以及定位一對(duì)軸承，每個(gè)軸承干涉配合在所述載架中的行星齒輪軸開(kāi)口中的相應(yīng)開(kāi)口內(nèi)并且每個(gè)軸承與所述軸臂中的一個(gè)干涉配合；其中所述軸臂中的一個(gè)延伸通過(guò)所述插入件中的一個(gè)的所述開(kāi)口并且所述軸臂中的另一個(gè)延伸通過(guò)所述插入件中的另一個(gè)的所述開(kāi)口，使得所述球窩接頭就座在所述錐形容座中。當(dāng)與附圖一起考慮以下詳細(xì)描述時(shí)可以進(jìn)一步理解和/或說(shuō)明本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。


圖I是常規(guī)行星齒輪系統(tǒng)的橫截面圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的載架和一個(gè)行星齒輪示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的行星齒輪的示意圖。圖4是沿著線IV-IV獲得的圖3的行星齒輪的截面圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的行星齒輪軸的示意圖。 圖6A-6C是沿著線VI-VI獲得的圖5的行星齒輪軸的橫截面圖并且根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例顯示了其上的力的作用。圖7是沿著線VII-VII獲得的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖5的行星齒輪軸的橫截面圖并且顯示了其上的力的作用。圖8A和SB是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的行星齒輪和行星齒輪軸的部分橫截面圖，并顯示了其上的力的作用。圖9A-9C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖8A和8B的行星齒輪軸的橫截面圖，并示出了它的制造。圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的球窩接頭行星齒輪軸的示意圖。圖IlA和IlB是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出了球窩接頭行星齒輪軸安裝在行星齒輪中的橫截面圖。圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例顯示了圖IlA和IlB的球窩接頭行星齒輪軸安裝在行星齒輪和載架內(nèi)的部分橫截面圖。圖13A和13B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖IIA和IlB的球窩接頭行星齒輪軸的橫截面圖，并顯示了其上的力的作用。圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于平衡施加于行星齒輪系統(tǒng)的負(fù)荷的方法的示意圖。附圖標(biāo)記列表
10 周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)Dl第一方向12 行星齒輪軸~D2第二方向
權(quán)利要求
1.一種行星齒輪軸(130)，所述行星齒輪軸被配置成用作用于載架(110)內(nèi)的行星齒輪(120)的錨固點(diǎn)，所述行星齒輪軸包括行星齒輪軸主體(131)，所述行星齒輪軸主體具有在一對(duì)端部之間的撓曲部分，其中所述行星齒輪軸主體包括 允許所述行星齒輪軸主體在第一方向上撓曲的第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽(132)以及肋(134)，所述第一對(duì)凹槽位于與所述第二對(duì)凹槽相對(duì)的所述行星齒輪軸主體的側(cè)，并且來(lái)自所述第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽的每一對(duì)的凹槽由所述肋分離；或 第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體(231a、231b)以及中心定位圓筒(270)，其中所述第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體的每一個(gè)定位在所述中心定位圓筒內(nèi)；或 球窩接頭(330)以及一對(duì)軸臂(332、334)，所述軸臂在相反的方向上從所述球窩接頭延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的行星齒輪軸，其特征在于，所述行星齒輪軸包括在所述第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽之間定位在所述行星齒輪軸主體的表面上的一對(duì)板(136)，所述一對(duì)板抑制所述行星齒輪軸主體在與所述第一方向正交的第二方向上的撓曲。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的行星齒輪軸，其特征在于，所述圓筒包括 芯體(272);以及 一對(duì)凸緣(274)，所述凸緣具有環(huán)帶(276)并且所述凸緣從所述芯體的相對(duì)側(cè)延伸，其中所述第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體的干涉配合在所述環(huán)帶中的相應(yīng)環(huán)帶中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的行星齒輪軸，其特征在于，所述第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體的包括擴(kuò)大頭部，主體部件從所述擴(kuò)大頭部延伸，所述主體部件包括所述撓曲部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的行星齒輪軸，其特征在于，所述行星齒輪軸包括通過(guò)所述行星齒輪軸主體的油路徑(138、139)。
6.—種行星齒輪系統(tǒng)(100),包括 載架(110)，所述載架具有中心開(kāi)口(114)、多個(gè)周邊定位開(kāi)口(116)和多個(gè)行星齒輪軸開(kāi)口 (118)； 可旋轉(zhuǎn)中心齒輪，所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪位于所述中心開(kāi)口內(nèi)；以及 多個(gè)周邊行星齒輪(120)，所述多個(gè)周邊行星齒輪與所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪成嚙合關(guān)系并且用行星齒輪軸(130)錨固在所述行星齒輪軸開(kāi)口中的相應(yīng)開(kāi)口內(nèi)，所述行星齒輪軸的具有行星齒輪軸主體(131)，所述行星齒輪軸主體包括 撓曲部分，所述撓曲部分具有允許所述行星齒輪軸主體在第一方向上撓曲的第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽(132)，所述第一對(duì)凹槽位于與所述第二對(duì)凹槽相對(duì)的所述行星齒輪軸主體的側(cè)； 肋(134)，所述肋分離所述第一對(duì)凹槽和第二對(duì)凹槽的每一對(duì)的凹槽；以及 一對(duì)板(136)，所述一對(duì)板定位在所述行星齒輪軸主體的相對(duì)表面上，抑制所述行星齒輪軸主體在與所述第一方向正交的第二方向上的撓曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的行星齒輪系統(tǒng)，其用在風(fēng)力渦輪機(jī)中。
8.—種行星齒輪系統(tǒng)(100),包括載架(110)，所述載架具有中心開(kāi)口(114)、多個(gè)周邊定位開(kāi)口(116)和多個(gè)行星齒輪軸開(kāi)口 (118)； 可旋轉(zhuǎn)中心齒輪，所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪位于所述中心開(kāi)口內(nèi)；以及多個(gè)周邊行星齒輪(120)，每個(gè)周邊行星齒輪具有錐形開(kāi)口并且每個(gè)周邊行星齒輪與所述可旋轉(zhuǎn)中心齒輪成嚙合關(guān)系并且用行星齒輪軸(230)錨固在所述行星齒輪軸開(kāi)口中的相應(yīng)開(kāi)口內(nèi)，所述行星齒輪軸具有行星齒輪軸主體，所述行星齒輪軸主體包括 第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體(231a、231b);以及中心定位圓筒(270)，所述中心定位圓筒具有芯體(272)和一對(duì)凸緣(274)，所述凸緣的圍繞環(huán)帶(276)并且從所述芯體延伸； 其中所述第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體干涉配合在所述環(huán)帶中的相應(yīng)環(huán)帶內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的行星齒輪系統(tǒng)，其特征在于，所述第一行星齒輪軸主體和第二行星齒輪軸主體包括擴(kuò)大頭部，主體部件從所述擴(kuò)大頭部延伸，所述主體部件包括所述撓曲部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的行星齒輪系統(tǒng)，其用在風(fēng)力渦輪機(jī)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種行星齒輪軸、一種行星齒輪系統(tǒng)和一種用于在各行星齒輪之間平衡行星齒輪系統(tǒng)上的負(fù)荷的方法。所述行星齒輪軸包括行星齒輪軸主體，所述行星齒輪軸主體具有在一對(duì)端部之間的撓曲部分。所述撓曲部分可以是在相對(duì)側(cè)具有凹槽的行星齒輪軸主體。所述撓曲部分可以是干涉配合到中心定位圓筒的環(huán)帶中的一對(duì)軸主體。所述撓曲部分可以是從中心定位球窩接頭延伸的一對(duì)軸臂。
文檔編號(hào)F16H57/08GK102777583SQ20121014342
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者D·J·埃爾諾, F·J·羅佩斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司