CN100404910C - 具有内部动力分布的齿轮机构 - Google Patents

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Abstract

用于将由驱动装置如旋转动力发电机转子提供的转动输入转换为预定的转动输出以驱动一个被驱动装置如一台发电机进行转动的齿轮驱动装置，该装置包括与驱动装置相耦合的一个大齿轮和与被驱动装置相耦合的一对输出小齿轮轴。第一级齿轮速档包括八个初级速档小齿轮轴，每个小齿轮轴均具有与第一大齿轮的外圆周齿轮齿相啮合的齿轮齿。八个初级速档齿轮或小齿轮同轴固定在八个初级速档小齿轮轴上以驱动它们的转动。四个二级速档齿轮和四个二级速档小齿轮轴形成一个二级齿轮速档，该二级齿轮速档转动成对地输出小齿轮轴。

Description

具有内部动力分布的齿轮机构
技术领域
本发明涉及一种齿轮驱动装置，该齿轮驱动装置具有用于将转动输入转换为预定转动输出的动力分支。
背景技术
具有内部动力分支的附加或添加的齿轮机构是已知的，所述动力分支为行星结构或为具有人字齿结构的一种可轴向自由调整的齿轮，此外，齿轮单元还特别包括一根输入轴和一根输出轴。在其他的目的中，为响应转动输入，通过旋转动力结构的转子使用这种附加齿轮单元来驱动发电机，该附加齿轮单元通常通过压配合耦合件与转子轴相连。在这种常用的构造中，压配合耦合件的中心通常是行星齿轮支撑件的一部分且位于齿轮箱内。围绕行星齿轮架转动的行星齿轮与固定安装在齿轮箱上的齿轮内齿相啮合，这些行星齿轮同时与一个太阳齿轮相啮合，动力即通过太阳齿轮进行整合。这种行星齿轮单元的标准可包括三、四、五或甚至六个行星齿轮。来自这种结构的初级速档的太阳轮轴的动力通过具有正齿轮的附加行星齿轮来转换或通过两个系列布置的正齿轮来转换，所述的正齿轮由这种初级齿轮速档的输出来驱动，而两个系列布置的正齿轮中的每一个均构造有简单的螺旋齿轮结构，然后就可将动力传输到发电机上。
对于更高级别的动力输出来说，已知的齿轮驱动结构太复杂和太重，并且由于与相当大的结构尺寸相结合的高扭矩或扭转力矩承受较大的变形，和由这种变形而产生不均匀的负载分配。这些已知的齿轮驱动结构具有大的组装尺寸。此外，特别地，在旋转动力装置的工作台上对这种齿轮驱动结构进行维修时，行星齿轮结构的无齿部件或轴承可能被交换。特别地，对于起落装置来说对整个齿轮驱动结构或这种齿轮驱动结构的大型组件的拆卸特别需要较昂贵的起重设备。另一个劣势在于：随着齿轮驱动结构和60HZ标准中的4电极发电机的增大，这种齿轮驱动装置也变得更为笨重，这样，对于在较高转速且不超过由轴承制造商所规定的每分钟最大转速的情况下，就难于利用常用的轴承来实现足够长的轴承运行寿命。
发明内容
本发明对齿轮驱动装置的上述问题提供了一种具有内部动力分布的齿轮机构，其包括大齿轮，该大齿轮分别与输入轴或输出轴连接，并设置有外部齿轮啮合部；大齿轮由许多小齿轮轴围绕，小齿轮轴的装齿的小齿轮与大齿轮互相啮合，其中每个所述小齿轮轴装有一个齿轮，两个齿轮分别形成一齿轮对，且交替放置在大齿轮的前面和后面，并设置有不同螺距方向的螺旋传动部且与共同的双螺旋传动的轴向上自由支撑的小齿轮轴啮合；其特征在于，所述大齿轮由八个小齿轮轴围绕，小齿轮轴的齿轮与四个双螺旋传动的轴向上自由支撑的小齿轮轴啮合，每个轴向上自由支撑的小齿轮轴为一个齿轮对所共有，且与这些齿轮形成动力分布的第一级；动力分布的第一级的四个小齿轮轴与动力分布的第二级的四个小齿轮轴连接；动力分布的第二级的四个小齿轮轴，依次每个支撑一个齿轮且两个齿轮形成一齿轮对；所述一齿轮对的齿轮与两个被自由支撑的小齿轮轴啮合，每个小齿轮轴为一齿轮对所共有。
本发明的齿轮驱动装置可被用作为齿轮或增速驱动装置及齿轮或减速驱动装置。对于较高速度的增速装置来说，齿轮驱动装置具有一根输入轴和两根输出轴。在被用作为将输出转速减小至一个较低速度的减速装置的齿轮驱动装置的一种结构中，两个马达通过两根输入轴驱动一根转动输出轴。最好，构造为一种附加装置的齿轮驱动装置被优先用作为与旋转动力发电机相关联的增速装置。就这种类型的应用来说，本发明的齿轮驱动装置具有最明显的优势。例如，对于减速装置来说，本发明的齿轮驱动装置可被用来驱动线材轧机或者开凿机或铁铲切头的运行。
由于各个轴之间的特殊轴承支撑和定位，本发明的齿轮驱动装置提供了一种重心在主轴线上对称的驱动结构。具有齿轮的两个小齿轮轴可被用于与大齿轮啮合，并且这种结构的所有齿轮和轴承均可布置在具有三个分界线的齿轮箱中。在旋转动力装置中利用本发明的齿轮驱动装置时，可利用有限的起重设备在旋转动力装置的工作台上对部件进行完整的拆卸或更换。
由于本发明齿轮驱动装置的动力分配和齿轮布置，可最理想地应用或开发大齿轮齿的动力传输能力，这样就可最优地进行扭矩转换。
通过布置八个小齿轮轴的抗摩擦轴承，本发明提供了一种扭转硬度的齿轮驱动装置，所述小齿轮轴以两列的形式与大齿轮操作性地连接并与扭转硬度较大的齿轮箱壁相配合，同时，齿轮箱壁还构造为扭矩或扭转力矩支点，因此，不存在行星齿轮装置的不良变形。
本发明提供了一种进入所有的轴承位置和齿轮齿啮合位置的最优方式以对它们提供润滑并对轴承位置的温度进行监控。
由于本发明的齿轮驱动装置的大部分内部部件是可复制的，通过按比例减少的装配成本，可获得本发明的齿轮驱动装置的最佳制造成本和最佳更换部件成本。
高速转动输出轴的位置是这样被选择的，以便就可布置旋转动力装置的两台发电机的相对位置。发电机之间的距离提供了足够大的入口。
与常用的行星齿轮驱动装置相反，本发明的齿轮驱动装置使下面的情况成为可能，即传输中空入口中的转子轴或在齿轮驱动装置的输出侧和输入侧中的齿轮驱动装置的轴的扭矩的压配合盘或紧圈。利用转动输出侧上布置的齿轮驱动装置的压配合盘或紧圈就可能使总组装长度最小，这在行星齿轮驱动装置中是不可能的。
对于本发明的齿轮驱动装置的运行来说，可将齿轮驱动装置用作为分别支撑在两个位置处的转子轴的一个附加齿轮驱动装置，或者，同时作为经常典型构造的转子轴的第二轴承支撑。本发明的齿轮驱动装置也可被构造为在转子的轴承支撑之间没有轴承支撑作用的一个附加齿轮驱动装置。这样就具有了这样的优势：即在转子轴的轴承支撑之间可实现较大的距离。
在转子轴中可直接构造一个孔，该孔用作控制管的通道以控制旋转动力装置的转子节距的变化，这样就可省去如前面所要求的那样为获得改变节距可调的转子的节距而提供一个专用管路的需要。
在发电机失去同步或停止转动的情况下，本发明的齿轮驱动装置仍完全能够起作用，因为各个齿轮组的动力整合是相互独立发生的。
由于通过两个轴向自由支撑的具有人字齿轮齿的高速输出轴方式可实现动力的分支和/或动力的整合，所以，轴的尺寸小于单发电机驱动装置的轴的尺寸。由于轴没有轴向轴承支撑，这样，在这些轴的每分钟转速为高速或超高速时也可方便地利用常用的轴承支撑，该轴承支撑使它们具有足够长的轴承运行寿命。
附图说明
结合附图，在下面的内容中将对本发明的齿轮驱动装置的几个实施例进行描述，其中：
图1为应用于旋转动力装置所示的本发明齿轮驱动装置的一个实施例的透视图，该图是从齿轮驱动装置的转子侧面所示得到的；
图2为图1所示的齿轮驱动装置的一个实施例的透视图，图中显示了齿轮驱动装置的发电机侧面的透视图；
图3为如前所示的齿轮驱动装置的一个实施例的透视图；
图4为通过齿轮驱动装置的一个实施例的输出轴所作的剖视图，齿轮驱动装置通过该输出轴转动性地耦合在发电机上；
图5为图1所述的齿轮驱动装置的一个实施例的侧视图，该图是从齿轮驱动装置的转子侧面所视得到的；
图6为图1所示的齿轮驱动装置的一个实施例的侧视图，该图是从齿轮驱动装置的发电机侧面所视得到的；
图7为本发明的齿轮驱动装置的另一个实施例的侧视图，该图是从齿轮驱动装置的发电机侧面所视得到的；
图8为图7所示的齿轮驱动装置的实施例从方向A看去所得到的俯视图；
图9为齿轮驱动箱的侧视图；
图10为图9所示的齿轮驱动箱的部分透视图；
图11为沿着输出轴本发明齿轮驱动装置的另一个实施例的剖视图。
具体实施方式
图1-6所示的齿轮驱动装置的一个实施例被构造成为一个附加齿轮驱动装置，该附加齿轮驱动装置通过如转动驱动两台发电机来增大或增加旋转动力装置的转动输出，所述的两台发电机是由旋转动力装置的转子驱动的，而且图1-6所示的齿轮驱动装置布置在位于转子和发电机之间的旋转动力装置的工作台上。齿轮驱动装置包括大齿轮1，该大齿轮1沿其外圆周具有齿轮齿。大齿轮1固定安装在一根中空轴上，该中空轴在齿轮箱内两处支撑在轴承上，该齿轮箱封装齿轮驱动装置，而且大齿轮1耦合在一根转动输入轴即旋转动力装置的转子轴上。
八个小齿轮轴2围绕大齿轮1对称布置，小齿轮轴2的小齿轮与大齿轮1相啮合。小齿轮轴2的轴承布置在齿轮箱的两个相对布置的齿轮箱壁内。由于小齿轮轴2对称布置，从大齿轮1和中空轴的重量的观点来看，支撑大齿轮1的中空轴的轴承支撑不受与发电机的均衡负载相关的径向力的作用。
一个初级齿轮或小齿轮3a或3b与各自的小齿轮轴2相连。每个小齿轮3a与一个小齿轮3b相联结，因此，它们一起形成交互布置方式的齿轮对，这样，齿轮对中的一个齿轮处于大齿轮1的一个轴侧上而齿轮对中的另一个齿轮位于大齿轮1的相反的轴侧上。分别与位于大齿轮1的一个轴侧上的齿轮结构或大齿轮的相反轴侧上的齿轮结构相对应，齿轮3a、3b构造成具有螺旋形齿形，该螺形齿形分别在左或右方向增加。
每个齿轮对分别包括一个小齿轮3a和与之相连的小齿轮轴2的小齿轮3b，齿轮对与相应的共用单根小齿轮轴4相啮合，小齿轮轴4具有人字齿结构且可轴向自由支撑。小齿轮轴4的轴向自由运动对齿轮对的螺旋齿轮齿的啮合力提供了力的补偿，这样，这些齿轮啮合力就具有同样的大小，从而使小齿轮轴2上的扭矩或扭转力矩具有相同大小。围绕大齿轮1布置的四个小齿轮轴4和八个小齿轮轴2一起构成一个初级速档或阶段，在该初级速档或阶段中进行了第一次动力组合或整合。在第一次动力整合过程中，八个小齿轮轴2的动力输出由四个共用的小齿轮轴4进行一致性地转换。
四个共用的小齿轮轴4均与相应的齿轮5相联，齿轮5本身也与另一个小齿轮轴6相啮合以驱动性地转动另一个小齿轮轴6，从而使转动速率进一步增大。四个小齿轮轴6均支撑一个相应的齿轮7，齿轮7固定安装在各自的小齿轮轴6上并布置有螺旋形齿轮齿。齿轮7的螺旋形齿具有不同的节距，该节距是根据齿轮7的结构而分别在左或右增大的方向构造出的。分别具有不同的向左或向右增大方向的螺旋齿轮齿的每对齿轮7形成一个齿轮对，每个齿轮对中的齿轮均与一根共用的小齿轮轴8相连。在图1所示的齿轮驱动装置的一个实施例中，两根小齿轮轴8均操作性地与旋转动力装置的两个发电机各个相耦合。小齿轮轴8以与小齿轮轴4相同的方式构造成具有人字齿结构且轴向自由支撑。四个小齿轮轴6和两个小齿轮轴8一起构成一个二级齿轮速档或阶段，在该二级速档中进行动力的进一步结合和转换。这样，从旋转动力装置的转子供应至大齿轮1的全部动力就集中到两根轴即小齿轮轴8上，并可进一步被传输至旋转动力装置的两台发电机上。
上述的齿轮驱动装置的齿轮和轴装在齿轮箱内，该齿轮箱最好由两条平行的分界线11和一条倾斜延伸的分界线12分为四个齿轮箱部分。图5和图6中分界线以直线来表示。在齿轮箱中，在垂直分界线11的两侧，布置初级速档的八个小齿轮轴2中的四个、初级速档的四个共用小齿轮轴4、二级速档的四个小齿轮轴6和两个小齿轮轴8。另外，大齿轮1和初级速档的八个小齿轮轴2中的两个布置在倾斜延伸分界线12的两侧上。在沿着分界线11、12打开齿轮箱后，可将所有这些轴和齿轮径向向外拆卸下来。这可在旋转动力装置的工作台上实现而不需要大型起重设备。只有布置在面向发电机的大齿轮1的侧面上的八个小齿轮轴2中的两个没有位于分界线11、12之一上。因此，不能径向拆卸这两个外置的小齿轮轴2，相反，必须在轴向上将它们拆卸下来。
图7和图8中，显示了本发明的齿轮驱动装置的另一个实施例，并且该实施例包括一个三级速档或阶段以通过两个小齿轮轴8将动力分支以进入一根单个的输出轴13中。在该实施例中，每个小齿轮轴8均具有固定于其上的一个齿轮14，该齿轮14依次与小齿轮轴6的齿轮7相啮合而齿轮15与齿轮14和齿轮7相关联。成对的齿轮15与浮动性布置在其间的齿轮16相啮合，并且齿轮16只靠与一对齿轮15相啮合的齿轮齿来支撑。齿轮16通过一个转动性的非旋转角度补偿耦合件17与齿轮18操作性地相连。齿轮18与齿轮齿小齿轮19相啮合，该齿轮齿小齿轮19固定安装在单个输出轴13上。单个输出轴13支撑在齿轮箱中且操作性地与旋转动力装置的发电机相配合。可通过在小齿轮轴2和齿轮3a、3b之间的一个动力输入润滑连接件彼此连续地或无限可变地调节性地转动齿轮3a和3b。在这种方式中，齿轮3a、3b的齿轮侧面以无问题的方式在适当的轴向位置中彼此反方向啮合。这是一种众所周知的技术性应用，在这里该应用发现了进一步的用途。通过利用这种常用的应用技术，没有位于分界线11、12之一上的小齿轮轴2和齿轮3a、3b可被隔离及分开。
小齿轮轴8通过一个压配合盘或紧圈10与一个齿轮固定件9操作性地相连接，这样，一种连续地或无限可变地调节成为可能。在这种方式中，可将小齿轮轴8和它们的轴承支撑从齿轮驱动装置上拆卸下来而不必沿着分界线11、12将其分离。
大齿轮1和旋转动力装置的转子轴的连接可通过可拆卸的液压压配合座或通过一个键楔的方式来直接完成。座可以是圆形或锥形的。在这种方式中，齿轮驱动装置的主要轴承支撑直接与转子轴相连。有利于安装目的的一种连接方式为：大齿轮1通过齿轮驱动装置的一根中空轴方式与转子轴间接相连，该中空轴与大齿轮1固定安装在一起。在中空轴和转子轴之间的扭矩传输可通过压配合紧圈、键楔或通过辅助压配合盘的方式来实现。
齿轮箱的系列相互交叉的壁20，该壁20相互扭转性地抵抗转动，以容装环绕大齿轮1的小齿轮轴2的轴承支撑，并且这些壁20被构造成扭矩或扭转力矩的支点。为此目的，在齿轮箱壁20的终侧上布置凹槽21。由处于自由作用且弹性偏置的状态的预张紧的橡胶元件22支撑的耦合部件23安装在这些侧面开口的凹槽21中，这些耦合部件可释放性地与一个单独的基架相连。在将耦合部件23拆卸掉之后，当用在两个分离位置处被支撑的旋转动力装置的转子配置时，可将齿轮驱动装置围绕其主轴线转动360度。
图11中显示了本发明齿轮驱动装置的另一个实施例，它包括齿轮7，每个齿轮7与另一个齿轮7配对而形成一个齿轮对，齿轮7具有直齿轮齿，或理想的螺旋形齿轮齿，并且齿轮7与一个径向自由支撑的小齿轮24相啮合。小齿轮24通过一个双接头耦合件25与输出轴26相连。为提供补偿负荷，相对于各个小齿轮24轴线的交叉点看去，每个齿轮对的齿轮7相对于另一个齿轮7以180度的角度相偏离。在这种方式中，施加到小齿轮24上的所有力的和为零。通过两个齿轮7的齿轮啮合和小齿轮24的浮动布置提供了足够的径向和齿轮间隙，这样，小齿轮24就受到一个平衡力的作用，且由于分度误差或齿轮列中的齿轮的径向跳动误差的原因而使小齿轮24只产生非常小的移动。小齿轮24不允许脱离与齿轮的啮合，否则失去控制。考虑到具有螺旋形齿轮齿的小齿轮24和具有相应的螺旋形齿轮齿的齿轮7，定在相同方向中的齿轮力的轴向部件在轴向支撑27的作用下相对布置，该轴向支撑27只是将小齿轮24的运动限制为最小。
2001年7月18日的德国优先权文件10134245.4在此被结合使用。
当然，本发明并不仅限于说明书和附图中所披露的内容，而且对本发明的任何变更均落入附加的权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种具有内部动力分布的齿轮机构，其包括大齿轮(1)，该大齿轮(1)分别与输入轴或输出轴连接，并设置有外部齿轮啮合部；大齿轮由许多小齿轮轴(2)围绕，小齿轮轴的装齿的小齿轮与大齿轮(1)互相啮合，其中每个所述小齿轮轴(2)装有一个齿轮(3a，3b)，两个齿轮(3a，3b)分别形成一齿轮对，且交替放置在大齿轮(1)的前面和后面，并设置有不同螺距方向的螺旋传动部且与共同的双螺旋传动的轴向上自由支撑的小齿轮轴(4)啮合；
其特征在于，所述大齿轮(1)由八个小齿轮轴(2)围绕，小齿轮轴(2)的齿轮(3a，3b)与四个双螺旋传动的轴向上自由支撑的小齿轮轴(4)啮合，每个轴向上自由支撑的小齿轮轴(4)为一个齿轮对所共有，且与这些齿轮形成动力分布的第一级；
动力分布的第一级的四个小齿轮轴(4)与动力分布的第二级的四个小齿轮轴(6)连接；
动力分布的第二级的四个小齿轮轴(6)，依次每个支撑一个齿轮(7)且两个齿轮(7)形成一齿轮对；
所述一齿轮对的齿轮(7)与两个被自由支撑的小齿轮轴(8)啮合，每个小齿轮轴(8)为一齿轮对所共有。
2.如权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，在动力分布的第二级，一齿轮对的所述齿轮(7)设置有不同螺距方向的螺旋传动部且与两个双螺旋传动的轴向上自由支撑的小齿轮轴啮合，每个小齿轮轴(8)为一个齿轮对所共有，且其分别作为输出轴或输入轴。
3.如权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，在动力分布的第二级，一齿轮对的所述齿轮(7)与一个径向自由支撑的小齿轮(24)啮合，每个小齿轮为一齿轮对所共有，一个齿轮对的所述齿轮(7)相对于彼此且相对所述小齿轮(24)的坐标轴偏置180°，所述小齿轮(24)通过双接头耦合件(25)与输出轴(26)连接。
4.如权利要求3所述的齿轮机构，其特征在于，所述齿轮(7)和配置的小齿轮(24)被螺旋传动且所述小齿轮(24)通过轴向支撑(27)支撑。
5.如权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，具有齿轮(5)的一齿轮级置于动力分布的第一与第二级之间用于速度变化。
6.如权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，所述大齿轮(1)与旋转动力设备的转子的轴相连且两个小齿轮轴(8)的每个与一个发电机的轴相连接。
7.如权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，齿轮机构容纳在齿轮箱中，该齿轮箱由两个平行的分界线(11)和一个倾斜的分界线(12)分开；第一级的八个小齿轮轴(2)中的四个、第一级的四个共用小齿轮轴(4)、第二级的四个小齿轮轴(6)，以及两个小齿轮轴(8)在平行分界线(11)的两侧被支撑，大齿轮(1)以及第一级的八个小齿轮轴(2)中的另外两个在倾斜分界线(12)的两侧处被支撑。
8.如权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，输出小齿轮轴(8)与单个输出轴(13)通过动力分布的第三级啮合。
9.如权利要求8所述的齿轮机构，其特征在于，在输出小齿轮轴(8)的每一个上设置一个齿轮(14)，其与小齿轮轴(6)的一个齿轮(7)啮合，且在每个输出小齿轮轴(8)上设置一个齿轮(15)，在这些齿轮(15)之间，一个齿轮(16)浮在输出小齿轮轴(8)上，浮动的齿轮(16)通过一角度补偿耦合件(17)与一个齿轮(18)相连接，这个齿轮(18)与装齿小齿轮(19)啮合，该装齿小齿轮设置在放在齿轮箱内的单个输出轴(13)上。
10.如权利要求1所述的齿轮机构，其特征在于，围绕大齿轮(1)的小齿轮轴(2)的支撑设置在围绕齿轮机构的箱的两个相对壁(20)内；箱壁(20)设计成扭转支撑且在端部具有侧凹槽(21)，在所述凹槽中，耦合件(23)以弹性偏置且可去除的形式设置，且与单独的基架相连接。
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