CN104235273B - 具有安装在柔性销上的两个行星齿轮阵列的带有行星齿轮架扭曲变形补偿的行星齿轮系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种行星齿轮系统，包括：太阳轮；齿圈；第一行星齿轮；第二行星齿轮；以及行星齿轮架，行星齿轮架还具有耦联区域以及用于补偿扭曲变形的装置，用于补偿的装置包括以下各项中的一项：在没有施加扭矩于行星齿轮架的情况下第一柔性销与第二柔性销之间的角偏移；第一行星齿轮上的轮齿比第二行星齿轮上的轮齿薄；在行星齿轮架中、于第一柔性销处形成薄弱区域；第一柔性销比第二柔性销更具柔性；由此用于补偿的装置中的任一个都使得第一柔性销和第二柔性销在扭矩施加到行星齿轮架上时受到大致相同的挠曲变形，而与由载荷路径的长度差异造成的任何行星齿轮架扭曲变形无关。

Description

具有安装在柔性销上的两个行星齿轮阵列的带有行星齿轮架 扭曲变形补偿的行星齿轮系统

本申请是申请人“蒂姆肯公司”于2009年2月12日提交的、申请号为200980103546.7、名称为“具有安装在柔性销上的两个行星齿轮阵列的带有行星齿轮架扭曲变形补偿的行星齿轮系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请从2008年2月13日提出的美国临时申请61/028,274以及2008年4月28日提出的美国临时申请61/125,715获得优先权，而且要求上述两个临时申请的权益，在此两者均通过参引结合入本文。

技术领域

本发明大体涉及行星齿轮系统，更具体地涉及一种这样的行星齿轮系统，所述行星齿轮系统具有以两个阵列设置的安装在柔性销上的行星齿轮，并且还带有行星齿轮架的扭曲变形补偿。

背景技术

常规的行星齿轮系统具有太阳轮、齿圈、行星齿轮和跨越式的行星齿轮架，所述齿圈围绕所述太阳轮，所述行星齿轮设置在所述太阳轮与所述齿圈之间并且与所述太阳轮和齿圈接合，所述行星齿轮架提供销，所述行星齿轮绕所述销旋转，所述销锚定在行星齿轮架两端处。如此构造的齿轮系统具有以相对紧凑的构造传递大量能量的能力——或者换言之，其具有很高的能量密度。

但重载趋向于扭曲行星齿轮架及其销并使行星齿轮围绕转动的轴倾斜。在这种情况下，行星齿轮无法适当地与太阳轮和齿圈啮合。这将导致行星齿轮、太阳轮和齿圈的过度磨损，产生摩擦和热量，并使整个系统产生过大噪音。

一种行星齿轮系统减轻了倾斜，在所述行星齿轮系统中行星齿轮安装在所谓的柔性销上并绕所述柔性销旋转。在这方面，行星齿轮的柔性销在一端处锚定在行星齿轮架的壁中并从所述行星齿轮架的壁悬置，所述柔性销作为所述行星齿轮架的零件。所述柔性销的另一端具有装配至其的套管，套管背向延伸，但与柔性销间隔开。套管支撑行星齿轮，因为所述套管作为用于行星齿轮的轴承的部件使用。换言之，柔性销技术采用了双悬臂以抵消原本会发生的倾斜。见US 6,994,651和US 7,056,259，上述申请通过参引结合入本文，以利于对柔性销技术的进一步讨论。

悬臂在柔性销中产生高应力，而为了获得更适度的应力，一些行星齿轮架具有两个壁，每个壁上锚定有柔性销并且当然地具有绕每个柔性销转动的单独的行星齿轮。这使得柔性销数量加倍以分担通过所述系统传递的扭矩，从而降低了施加到每个柔性销上的单位载荷。所述行星齿轮在壁之间布置成两个阵列，一个阵列里有一个行星齿轮，与它对齐的相应行星齿轮在另一阵列里。成对相对应的行星齿轮之间存在空间，而连接板在这些空间内于两壁之间延伸。行星齿轮架无论旋转与否在其两壁之一上承受外部施加的扭矩。所述行星齿轮通过所述系统传递扭矩，但是从两壁上的柔性销开始的载荷路径长度不同，从受到外部扭矩的第一壁上的柔性销开始的载荷路径与从另一壁或第二壁上的柔性销开始的载荷路径相比大大缩短。这使得所述具有较短载荷路径的阵列比具有较长载荷路径的阵列更具强度。行星齿轮架承受扭曲变形，所述扭曲变形使得第二壁上的柔性销相对于第一壁上的柔性销以行星系统的轴线为参照产生角位移。由于两个阵列的行星齿轮与太阳轮和齿圈啮合，所述位移会导致在行星齿轮与太阳轮和齿圈啮合的轮齿处传递的扭矩分配不均。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种行星齿轮系统，包括：太阳轮，所述太阳轮具有轴线；齿圈，所述齿圈围绕所述太阳轮，并且具有与所述太阳轮的轴线同轴的轴线；第一行星齿轮，所述第一行星齿轮在第一阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合；第二行星齿轮，所述第二行星齿轮在第二阵列中与所述太阳轮和所述齿圈轮啮合，所述第二阵列相对于所述第一阵列轴向偏移；以及行星齿轮架，所述行星齿轮架具有耦联于第一行星齿轮的第一柔性销和耦联于第二行星齿轮的第二柔性销，所述行星齿轮架还具有耦联区域，当所述齿轮系统受载时扭矩在所述耦联区域处施加到所述行星齿轮架上，而扭矩在所述耦联区域与所述第一柔性销之间通过第一载荷路径传递并且在所述耦联区域与所述第二柔性销之间通过第二载荷路径传递，所述第二载荷路径比所述第一载荷路径长，而所述载荷路径的长度差异造成所述行星齿轮架扭曲变形，以及用于补偿扭曲变形的装置，用于补偿扭曲变形的所述装置有效地调节所述行星齿轮架的强度并且能够使扭矩施加于所述行星齿轮架时所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮能够更均匀地与所述太阳轮和所述齿圈啮合，用于补偿的所述装置包括以下各项中的一项：在没有施加扭矩于所述行星齿轮架的情况下所述第一柔性销与所述第二柔性销之间的角偏移；所述第一行星齿轮上的轮齿比所述第二行星齿轮上的轮齿薄；在所述行星齿轮架中、于所述第一柔性销处形成薄弱区域；所述第一柔性销比所述第二柔性销更具柔性；由此用于补偿的所述装置中的任一个都使得所述第一柔性销和所述第二柔性销在扭矩施加到所述行星齿轮架上时受到大致相同的挠曲变形，而与由载荷路径的长度差异造成的任何行星齿轮架扭曲变形无关。

根据本发明的第二方面，提供一种行星齿轮系统，包括：太阳轮，所述太阳轮具有轴线；齿圈，所述齿圈围绕所述太阳轮，并且具有与所述太阳轮的轴线同轴的轴线；第一行星齿轮，所述第一行星齿轮在第一阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合；第二行星齿轮，所述第二行星齿轮在第二阵列中与所述太阳轮和所述齿圈轮啮合，所述第二阵列相对于所述第一阵列轴向偏移；以及行星齿轮架，包括：第一壁；第二壁，所述第二壁与所述第一壁轴向间隔开；连接板，所述连接板连接所述第一壁与所述第二壁；第一柔性销，所述第一柔性销从所述第一壁悬置并凸出到所述第一行星齿轮中；套管，所述套管位于所述第一柔性销与所述第一行星齿轮之间，并从所述第一柔性销的远离所述第一壁的端部悬置；第二柔性销，所述第二柔性销从所述第二壁悬置并凸出到所述第二行星齿轮中；多个套管，所述多个套管位于所述第二柔性销与所述第二行星齿轮之间，并从所述第二柔性销的远离所述第二壁的端部悬置；耦联区域，当载荷通过所述齿轮系统传递时所述行星齿轮架在所述耦联区域受到扭矩，扭矩通过经过所述第一柔性销的第一载荷路径向所述第一行星齿轮传递并且通过经过所述第二柔性销的第二载荷路径向所述第二行星齿轮传递，所述第二载荷路径比所述第一载荷路径长并使得当载荷通过所述齿轮系统传递时沿所述第二载荷路径造成的所述行星齿轮架的扭曲变形大于沿所述第一载荷路径所造成的扭曲变形；以及用于补偿的装置，用于补偿的所述装置用于补偿沿所述第二载荷路径造成的比沿所述第一载荷路径所造成的更大的扭曲变形，以有效地调节所述行星齿轮架的强度并且使所述第一行星齿轮和第二行星齿轮能够更均匀地与所述太阳轮和所述齿圈啮合而与扭曲变形无关，用于补偿的所述装置包括以下各项中的一项：在没有施加扭矩于所述行星齿轮架的情况下所述第一柔性销与所述第二柔性销之间的角偏移；所述第一行星齿轮上的轮齿比所述第二行星齿轮上的轮齿薄；在所述行星齿轮架中、于所述第一柔性销处形成薄弱区域；所述第一柔性销比所述第二柔性销更具柔性；由此用于补偿的所述装置中的任一个都使得所述第一柔性销和所述第二柔性销在扭矩施加到所述行星齿轮架上时受到大致相同的挠曲变形，而与由载荷路径的长度差异造成的任何行星齿轮架扭曲变形无关。

根据本发明的第三方面，提供行星齿轮系统，包括：太阳轮，所述太阳轮具有轴线；齿圈，所述齿圈围绕所述太阳轮，并且具有与所述太阳轮的轴线同轴的轴线；第一行星齿轮，所述第一行星齿轮在第一阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合；第二行星齿轮，所述第二行星齿轮在第二阵列中与所述太阳轮和所述齿圈轮啮合，所述第二阵列相对于所述第一阵列轴向偏移；行星齿轮架，所述行星齿轮架具有耦联于第一行星齿轮的第一柔性销和耦联于第二行星齿轮的第二柔性销，所述行星齿轮架还具有耦联区域，当所述齿轮系统受载时扭矩在所述耦联区域处施加到所述行星齿轮架上，而扭矩在所述耦联区域与所述第一柔性销之间通过第一载荷路径传递并且在所述耦联区域与所述第二柔性销之间通过第二载荷路径传递，所述第一载荷路径比所述第二载荷路径的强度更大，而所述载荷路径的强度差异造成所述行星齿轮架扭曲变形；以及用于补偿的装置，用于补偿的所述装置用于在扭矩施加至所述行星齿轮架时有效地调节所述行星齿轮架的强度并且使所述第一行星齿轮和第二行星齿轮能够更均匀地与所述太阳轮和所述齿圈啮合，用于补偿的所述装置包括以下各项中的一项：在没有施加扭矩于所述行星齿轮架的情况下所述第一柔性销与所述第二柔性销之间的角偏移；所述第一行星齿轮上的轮齿比所述第二行星齿轮上的轮齿薄；在所述行星齿轮架中、于所述第一柔性销处形成薄弱区域；所述第一柔性销比所述第二柔性销更具柔性；由此用于补偿的所述装置中的任一个都使得所述第一柔性销和所述第二柔性销在扭矩施加到所述行星齿轮架上时受到大致相同的挠曲变形，而与由载荷路径的长度差异造成的任何行星齿轮架扭曲变形无关。

附图说明

图1是行星齿轮系统的部分剖切并示出剖面的立体图，行星齿轮系统具有安装在柔性销上布置成两个阵列的行星齿轮，该行星齿轮系统根据本发明而构造并具体实施本发明；

图2是所述齿轮系统仍然剖切并示出剖面的另一个立体图；

图3是示出了一个行星齿轮架壁和所述壁上的柔性销的部分剖切视图；

图4是任一阵列上的柔性销、其套管、轴承和行星齿轮的分解立体图；

图5是所述齿轮系统的行星齿轮架的正视图，并且示出了具有不均匀长度的载荷路径和扭曲变形，这些由不均匀载荷路径造成的不均匀的长度和扭曲变形在图中被极大地夸大了；

图6、6A及6B是示出了两个阵列的柔性销之间的角偏移以补偿行星齿轮架的扭曲变形以及由此产生的行星齿轮和齿圈啮合的示意图；

图7是行星齿轮架的立体图，并且也示出了角偏移；

图8、8A及8B是示出了两个阵列之一的行星齿轮的更薄的轮齿以补偿行星齿轮架扭曲变形的示意图；及

图9是在其第一壁上设置有薄弱区域以向其两个阵列的柔性销提供相当的挠曲变形特性的行星齿轮架的立体图；及

图10是在其第一壁设置有薄弱区域的可选的行星齿轮架的立体图；

图11是具有不同柔性以提供相当的挠曲变形特性的行星齿轮架的立体图；

图12是图11所示的可选的柔性销的纵向截面图；及

图13是具有轮毂的行星齿轮架的正视图，所述轮毂用于向行星齿轮架传递扭矩。

具体实施方式

现在参照上述附图，围绕中心轴线X建构的行星齿轮系统A(图1和2)包含太阳轮2、齿圈4以及行星齿轮6和8，所述齿圈4围绕所述太阳轮2并与所述太阳轮2共用X轴线，所述行星齿轮6和8在太阳轮2和齿圈4之间布置为两排或两个阵列a和b。所述两个阵列a和b的行星齿轮6和8与太阳轮2和齿圈4啮合，但是围绕从中央轴线X偏移却平行于中央轴线X的轴线Y旋转。此外，齿轮系统A具有行星齿轮架10，所述行星齿轮架10支撑行星齿轮6和8并且确立行星齿轮6和8围绕旋转的偏移轴线Y。太阳轮2、齿圈4和行星齿轮架10作为这样的部件，即，其中任何两个可旋转而第三个通常固定不动。

图示的行星齿轮系统A十分适于在风力涡轮机中使用，所述风力涡轮机利用风产生能量并将其转换成电能。但是，所述行星齿轮系统A本身也适于其他应用，其中扭矩施加在任一部件上并，并且扭矩被传递至其余两个部件之一，但第三个部件被牢牢固定。在风力涡轮机中，其中行星齿轮系统A作为传递装置以使风力驱动的转子的相对较低的角速度增加到适用于发电机的较高的速度，所述发电机足够小从而适于装配在风力涡轮机的发电机舱内，风力驱动的转子耦联于行星齿轮架10，而太阳轮2连接于轴12，所述轴12通过更多齿轮耦联于发电机，而齿圈5保持固定。行星齿轮架10和太阳轮2在同一方向旋转。

行星齿轮架10具有两个壁——第一壁20和第二壁22，行星齿轮6和8限制在所述两个壁之间，行星齿轮架10还具有在壁20和壁22之间延伸并将两个壁刚性地连接在一起的轴向指向的连接板24。所述连接板24在行星齿轮架10内生成凹入部分，行星齿轮6和8占用凹入部分，每个凹入部分中具有行星齿轮6和行星齿轮8各一个。为便于将行星齿轮6和8安装在行星齿轮架10内，连接板24与第二壁22一体形成，起初与第一壁20分离，只在装配过程中通过螺钉26固定到第一壁20上。同样，连接板24可以与第一壁20一体形成而与第二壁22分离。用于太阳轮2的轴12延伸穿过行星齿轮架的壁20和壁22之一或两者。行星齿轮6和8在壁20和壁22之间的凹入部分内旋转，但径向向外凸出到连接板24外而与太阳轮2和齿圈4接合。第一壁20上具有径向向外凸出到连接板24外的法兰28。所述法兰28可作为定位或耦联区域，转矩在此区域施加到行星齿轮架10上。

所述行星齿轮6和8绕柔性销30和套管32旋转(图3和4)，所述柔性销30从行星齿轮架的壁20和22凸出出来，对于每个行星齿轮6和8有单独的柔性销30和套管32。每个柔性销30锚定至或以其他方式牢固地固定到壁20或22上，其中每个柔性销30的行星齿轮6或8沿壁20或22定位成从壁20或22悬置。套管32围绕柔性销30，而且除了在柔性销30的远离柔性销30从其凸出的壁20或壁22的端部处之外，套管32向外与柔性销30间隔开。此处套管32牢固地附连于其柔性销30从而套管32从柔性销30悬置，由此可谓完成了双悬臂构造。每个行星齿轮6或8围绕附连于其柔性销30的套管32，在行星齿轮6或8与套管32之间设置有轴承34。所述轴承34可以具有减摩轴承的形式，其中由套管本身承载内滚道，或套管可形成简单的滑动轴承的一部分。柔性销30可以在位于柔性销30从壁20或22上悬置的位置与套管32从柔性销30上悬置的位置之间具有使柔性销30具有更大柔性的凹槽36。

在齿轮系统A的工作过程中，扭矩通过齿轮系统进行传递，柔性销30受到使其端部相对于轴线X在圆周方向偏移的弯曲。换言之，每个柔性销30的远端在绕轴线X的圆周的方向上稍落后于或稍超前于锚定在行星齿轮架的壁20和22中或固定到壁20和22上的端部。从柔性销30远端悬置的套管32施加使柔性销30的端部向相反方向弯曲的转矩。在双悬臂结构的情况下，由于柔性销30的这种弯曲能力，套管32保持与中央轴线X平行，并且当然地行星齿轮6和8所围绕旋转的轴线Y同样保持与轴线X平行。

当扭矩在行星齿轮架10的第一壁20上的法兰28处施加给行星齿轮架10时，所述扭矩沿着基本上限定于第一壁20及第一壁20上的柔性销30的相对较短的载荷路径P_a(图5)在法兰28与阵列a的行星齿轮6之间向行星齿轮6传递。扭矩还在法兰28和阵列b的行星齿轮8之间沿着显著较长的载荷路径P_b传递，所述载荷路径P_b穿过第一壁20、连接板24、第二壁22和所述壁22上的柔性销30。如果行星齿轮架10是常规的行星齿轮架，通过较短的载荷路径P_a传递的扭矩可以会引起第一壁20的一些扭曲变形，但这对于所有的预期以及目的来说并不重要。通过较长的载荷路径P_b传递的扭矩会使更具柔性的第二壁22和连接板24产生更大的扭曲变形。这会使具有较短载荷路径P_a的阵列a比具有更长载荷路径P_b的阵列b更具有硬度。以轴线X为参照，扭曲变形将使阵列b的柔性销30相对于阵列a的柔性销30在圆周方向产生偏移。如果不承受载荷，阵列a的柔性销30会与阵列b的柔性销30对齐，一旦载荷施加到行星齿轮架10从而产生扭矩传递，阵列b的柔性销30将不再与阵列a的柔性销30对齐。阵列a的行星齿轮6与阵列b的行星齿轮8不会与太阳轮2和齿圈4均匀啮合。当通过系统A传递的扭矩达到对系统A设计的工作扭矩时，所述不均匀啮合会使阵列a的行星齿轮6比阵列b的行星齿轮8承受更大的载荷。

为了补偿行星齿轮架10的扭曲变形从而克服所述缺陷，行星齿轮架10构造成当没有扭矩通过其传递时，阵列a的行星齿轮6相对于阵列b的行星齿轮8在圆周方向指向或偏移角度θ(见图7中的箭头)。因此，当行星齿轮系统A受到施加在行星齿轮架的法兰28上并通过轴12传递的轻微转矩而工作时，阵列b的行星齿轮8将首先与太阳轮2和齿圈4接合。随着扭矩的增加，行星齿轮架10沿其第二壁22并在其强度较低的阵列b的连接板24处受到扭曲变形，而这些扭曲变形使阵列b的行星齿轮8接近于同阵列a的对应行星齿轮6对齐。当扭矩达到对所述系统A设计的工作扭矩时，阵列b的柔性销30同阵列a中与其对应的柔性销对齐，而行星齿轮6和8与太阳轮2和齿圈4大体上均匀啮合。这样两个阵列a和b的所述行星齿轮6和8基本均匀地分担扭矩的传递。

在任何齿轮系统中，两个齿轮啮合处的轮齿之间存在轮齿隙或间隙。在所述系统A中，间隙l_b(图6A)存在于任一行星齿轮8与齿圈4接合处亦即行星齿轮8上的这样的轮齿处，所述轮齿凸出到齿圈4内一对连续轮齿之间以及太阳轮2上一对连续轮齿之间。在空载或载荷极轻的情况下，从前沿面真正接合齿圈4的轮齿的意义上讲，阵列a中的行星齿轮6的轮齿并没有真正与齿圈4的轮齿接合，即在各啮合齿的两侧均存在间隙。这源于行星齿轮6与齿圈4啮合处较小的间隙l_a(图6B)，而此较小的间隙l_a是由于阵列b的行星齿轮8的柔性销30与阵列a的柔性销30之间存在的轻微偏移角θ，从而导致偏移间隙l_θ。所述偏移间隙l_θ应符合以下关系：

l_b≥l_b＝l_θ+l_a

随着施加在行星齿轮架法兰28上的扭矩增加，阵列a中的间隙l_a也增加。当扭矩达到对所述系统A设计的工作扭矩时，阵列a中的间隙l_a和阵列b中的间隙l_b大致相同，而行星齿轮6和8基本上与齿圈4均匀啮合。由于啮合均匀，所以行星齿轮6和8均匀分担力矩，即通过阵列a的行星齿轮6传递的扭矩的量基本等于通过阵列b的行星齿轮的8传递的扭矩的量。行星齿轮6和8与齿圈4之间的啮合处存在的状况和补偿也同样存在于行星齿轮6和8与太阳轮2之间的啮合处。

虽然螺钉26以穿过第一壁20并以螺纹连接方式穿入连接板24或以其他方式将连接板24以及第一壁20和第二壁22夹紧在一起从而将行星齿轮架10保持为一体，但是所述螺钉26无法提供建立阵列a的柔性销30与阵列b的柔性销30之间的角度θ所需的精度。所述精度可使用以紧配合方式装配在第一壁20中并装配在连接板23中的销钉38(图7)来获得，此处假设第二壁22与连接板24一体形成。

在可选方案中，对行星齿轮架10扭曲变形的补偿可通过使阵列a中的行星齿轮6的轮齿在圆周方向上比阵列b中的行星齿轮8的轮齿薄来提供(图8B)，导致行星齿轮6的轮齿隙比行星齿轮8的轮齿隙大。因此，空载或传递轻微扭矩时，行星齿轮8的轮齿在其真正接触太阳轮2和齿圈4的轮齿的意义上接合太阳轮2和齿圈4。但行星齿轮6在与太阳轮2和齿圈4啮合的同时并不真正接合那些齿轮2和4。换言之，行星齿轮6的轮齿即其与太阳轮2和齿圈4接触处并不真正接触太阳轮2和齿圈4的轮齿。相反，所述行星齿轮6的轮齿薄到足以装配在太阳轮2和齿圈4上连续的轮齿之间并在啮合点处的前沿面和后沿面处均带有间隙l_a。所述间隙l_a应大体符合以下关系：

l_b<2l_a

随着转矩的增加，更具柔性的阵列b的第二壁22和连接板24弯曲得足以相对于阵列a的行星齿轮6的柔性销30使阵列b的行星齿轮8的柔性销30成角度地移位。行星齿轮6的较薄轮齿在其接触太阳轮2和齿圈4的轮齿的意义上真正接合太阳轮2和齿圈4。在此接合点，扭矩通过两个阵列a和b的行星齿轮6和8传递。当传递的扭矩达到将系统设计为工作的量时，第二壁22和连接板24的弯曲是这样的：即，行星齿轮6和行星齿轮8基本均匀地分担扭矩传递，也就是说，一半通过所述阵列a的行星齿轮6传递，而另一半通过阵列b的行星齿轮8传递。此可选方案能够与施加在行星齿轮架10上的外部扭矩的方向无关地提供补偿。

在另一可选方案中，对于沿第二壁22和连接板24的扭曲变形的补偿通过使第一壁20更具柔性来提供，其中用于所述第一壁20的柔性销30从第一壁20露出。实际上这允许第一壁20上的柔性销30在齿轮系统A传递扭矩时受到与第二壁22上的柔性销30大约相同量的挠曲变形。为此，第一壁20在每个柔性销30处具有薄弱区域，所述薄弱区域为一对半径和长度相等的弧形切口或狭槽40(图9)的形式，所述切口或狭槽的中心在柔性销30的轴线Y处。狭槽40在第一壁20的两面开放，被布置为彼此在180°的方向上分离开，狭槽40的中心基本沿圆C定位，所述圆C是若干柔性销30的轴线Y的外接圆并且中心位于中央轴线X处。换言之，一个狭槽40在圆周方向上位于柔性销30之前而另一条狭槽40在圆周方向上位于柔性销30之后。因此，狭槽40使得柔性销30从其延伸的第一壁20具有比柔性销30从其上露出的第二壁22更大的弹性。这种选择性的薄弱方法使第一壁20的柔性销30具有与第二壁22的柔性销30基本相同的挠曲变形特性。这继而又使两个阵列a和b具有同样的强度——或同样的柔性——从而使阵列a的行星齿轮6和阵列b的行星齿轮8与太阳轮2和齿圈4均匀啮合并使行星齿轮6和行星齿轮8基本均匀地分担扭矩传递。

第一壁20也可以通过弧形凹槽44(图10)而使其柔性销30处具有更大柔性，所述弧形凹槽44只在第一壁20一面开放而不是如狭槽40那样在两面均开放。如同狭槽40，所述凹槽44应使第一壁20上的柔性销30具有与第二壁22上的柔性销30基本相同的挠曲变形特性，从而使阵列a和b的行星齿轮6和8基本均匀地分担扭矩。

无论是狭槽40还是凹槽44均需具有弧形构造，但它们应使第一壁20在柔性销30的设置有狭槽40或凹槽44的侧面更具柔性。除了狭槽或凹槽之外的形状也能满足上述目的，只要能使和它们相关的柔性销30更容易地在以中心轴线X为参照的圆周方向挠曲变形即可。例如，第一壁20可以在各柔性销30一侧或两侧具有拥有更薄截面的区域，所述截面不必类似于弧形。所述形状——无论其是狭槽40或凹槽44或其他构造——可以仅存在于第一壁20内各柔性销30的一侧。

为了代替在第一壁20处补偿两条载荷路径P_a和P_b的长度变化，所述补偿可在柔性销30自身处进行。一种可选的行星齿轮架50(图11和12)具有第一壁20、第二壁22以及在所述两壁20与22之间延伸的连接板24。第一壁20完全不具有任何狭槽40或凹槽44或设计为使壁20具有更大柔性的其他形状。然而，阵列a的行星齿轮6绕柔性销30a旋转，所述柔性销30a与阵列b的行星齿轮8绕之旋转的柔性销30b不同。不同之处在于柔性销30a及30b本身的柔性；阵列a的柔性销30a比阵列b的柔性销30b具有更大的柔性。为此，每个柔性销30a及30b具有(图12)基部52以及头部54，在所述基部52处柔性销装配到柔性销30a及30b从中延伸的壁20和22内，所述头部54位于销30a及30b的相对端。在每个柔性销30a及30b的基部52和头部54之间，柔性销30a及30b具有居间颈杆56。围绕销30a及30b的套管32被装配到所述销的头部54上，甚至有可以与头部54一体形成。颈杆56从基部52和从头部54朝向内弯曲区域58向下渐缩。每个从第二壁22凸出的销30b的颈缩区域58的直径大于每个从第一壁20凸出的销30a的颈缩区域58的直径。这使柔性销30a具有更大的柔性。该布置是这样的：即，由受载的第二壁22和连接板32的扭曲变形引起的销30b的挠曲变形等于更具柔性的销30a的挠曲变形，从而使由销30a和30b分别承载的行星齿轮6和8均匀地分担载荷，即，它们的行星齿轮6和8传递基本等量的扭矩。

柔性销30a在不减少其向内弯曲区域58的直径的情况下可以比柔性销30b更具柔性。例如，柔性销30可以是中空或部分中空的，而柔性销30b是完全实心的。此外，柔性销30a可以由比形成柔性销30b的材料更容易弯曲的材料形成。再者，还可以使用上述方法的组合，包括使用改变向内弯曲区域58直径的方法。目的在于使柔性销30a比柔性销30b更具柔性，而不论其实现的方式如何。

在行星齿轮架10中，通过使第一壁20处的柔性销30中的凹槽36比第二壁22处的柔性销30中的凹槽36更深可以达到同样的效果。事实上，通过如此构造的第一壁20的柔性销30，可排除使用弧形狭槽40或凹槽44或减小弧形的狭槽40或凹槽44的尺寸。

在其第一壁20中装有具有不同柔性的柔性销30a及30b的行星齿轮架50可以设置有弧形的狭槽40或凹槽44或其他形状，以使第一壁20在柔性销30a处具有更大的柔性。在这种布置中，阵列a的柔性销30a的理想挠曲特性通过第一壁20和从第一壁20中延伸的柔性销30a的更大的柔性两者得到。用于平衡柔性销30a及30b挠曲变形的这种布置是所选壁薄弱方法和柔性销强度变化方法相结合的示例。

外部扭矩不需要通过在行星齿轮架10或50的第一壁20周边处的法兰施加到行星齿轮架10或50上，而是在第一壁20的其他位置——例如通过轮毂64(图13)——施加到行星齿轮架10或50上，所述轮毂64作为第一壁20上的耦联区域。此外，阵列b的载荷路径p_b比阵列a的载荷路径p_a长。

第二壁22和连接板24发生类似的扭曲变形。

Claims (11)

1.一种行星齿轮系统，包括：

太阳轮，所述太阳轮具有轴线；

齿圈，所述齿圈围绕所述太阳轮，并且具有与所述太阳轮的轴线同轴的轴线；

第一行星齿轮，所述第一行星齿轮在第一阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合；

第二行星齿轮，所述第二行星齿轮在第二阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合，所述第二阵列相对于所述第一阵列轴向偏移；以及

行星齿轮架，所述行星齿轮架具有耦联于第一行星齿轮的第一柔性销和耦联于第二行星齿轮的第二柔性销，所述行星齿轮架还具有耦联区域，当所述齿轮系统受载时扭矩在所述耦联区域处施加到所述行星齿轮架上，而扭矩在所述耦联区域与所述第一柔性销之间通过第一载荷路径传递并且在所述耦联区域与所述第二柔性销之间通过第二载荷路径传递，所述第二载荷路径比所述第一载荷路径长，而所述载荷路径的长度差异造成所述行星齿轮架扭曲变形，以及

用于补偿扭曲变形的装置，用于补偿扭曲变形的所述装置有效地调节所述行星齿轮架的强度并且能够使扭矩施加于所述行星齿轮架时所述第一行星齿轮和所述第二行星齿轮能够更均匀地与所述太阳轮和所述齿圈啮合，用于补偿的所述装置包括以下各项中的一项：

在没有施加扭矩于所述行星齿轮架的情况下所述第一柔性销与所述第二柔性销之间的角偏移；

所述第一行星齿轮上的轮齿比所述第二行星齿轮上的轮齿薄；

在所述行星齿轮架中、于所述第一柔性销处形成薄弱区域；

所述第一柔性销比所述第二柔性销更具柔性；

由此用于补偿的所述装置中的任一个都使得所述第一柔性销和所述第二柔性销在扭矩施加到所述行星齿轮架上时受到大致相同的挠曲变形，而与由载荷路径的长度差异造成的任何行星齿轮架扭曲变形无关。

2.如权利要求1所述的行星齿轮系统，其中，所述行星齿轮架具有第一壁和第二壁以及连接所述第一壁和第二壁的连接板；并且其中，所述第一柔性销从所述第一壁悬置，而所述第二柔性销从所述第二壁悬置。

3.如权利要求2所述的行星齿轮系统，其中，用于补偿的所述装置包括所述第一壁中的薄弱区域，其中所述第一柔性销从所述第一壁中的薄弱区域悬置。

4.如权利要求3所述的行星齿轮系统，其中，所述薄弱区域由所述第一壁内的狭槽或凹槽形成。

5.如权利要求4所述的行星齿轮系统，其中，所述狭槽或凹槽为弧形并依循所述第一柔性销的轮廓。

6.如权利要求4所述的行星齿轮系统，其中，所述狭槽或凹槽沿外接于所述第一柔性销的轴线的圆布置。

7.一种行星齿轮系统，包括：

太阳轮，所述太阳轮具有轴线；

齿圈，所述齿圈围绕所述太阳轮，并且具有与所述太阳轮的轴线同轴的轴线；

第一行星齿轮，所述第一行星齿轮在第一阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合；

第二行星齿轮，所述第二行星齿轮在第二阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合，所述第二阵列相对于所述第一阵列轴向偏移；以及

行星齿轮架，包括：

第一壁；

第二壁，所述第二壁与所述第一壁轴向间隔开；

连接板，所述连接板连接所述第一壁与所述第二壁；

第一柔性销，所述第一柔性销从所述第一壁悬置并凸出到所述第一行星齿轮中；

第一套管，所述第一套管位于所述第一柔性销与所述第一行星齿轮之间，并从所述第一柔性销的远离所述第一壁的端部悬置；

第二柔性销，所述第二柔性销从所述第二壁悬置并凸出到所述第二行星齿轮中；

多个第二套管，所述多个第二套管位于所述第二柔性销与所述第二行星齿轮之间，并从所述第二柔性销的远离所述第二壁的端部悬置；

耦联区域，当载荷通过所述齿轮系统传递时所述行星齿轮架在所述耦联区域受到扭矩，扭矩通过经过所述第一柔性销的第一载荷路径向所述第一行星齿轮传递并且通过经过所述第二柔性销的第二载荷路径向所述第二行星齿轮传递，所述第二载荷路径比所述第一载荷路径长并使得当载荷通过所述齿轮系统传递时沿所述第二载荷路径造成的所述行星齿轮架的扭曲变形大于沿所述第一载荷路径所造成的扭曲变形；以及

用于补偿的装置，用于补偿的所述装置用于补偿沿所述第二载荷路径造成的比沿所述第一载荷路径所造成的更大的扭曲变形，以有效地调节所述行星齿轮架的强度并且使所述第一行星齿轮和第二行星齿轮能够更均匀地与所述太阳轮和所述齿圈啮合而与扭曲变形无关，用于补偿的所述装置包括以下各项中的一项：

在没有施加扭矩于所述行星齿轮架的情况下所述第一柔性销与所述第二柔性销之间的角偏移；

所述第一行星齿轮上的轮齿比所述第二行星齿轮上的轮齿薄；

在所述行星齿轮架中、于所述第一柔性销处形成薄弱区域；

所述第一柔性销比所述第二柔性销更具柔性；

由此用于补偿的所述装置中的任一个都使得所述第一柔性销和所述第二柔性销在扭矩施加到所述行星齿轮架上时受到大致相同的挠曲变形，而与由载荷路径的长度差异造成的任何行星齿轮架扭曲变形无关。

8.如权利要求7所述的行星齿轮系统，其中，所述薄弱区域由所述第一壁内与所述第一柔性销相邻的狭槽或凹槽形成。

9.如权利要求8所述的行星齿轮系统，其中，所述狭槽或凹槽为弧形并依循所述第一柔性销的轮廓。

10.如权利要求8所述的行星齿轮系统，其中，所述狭槽或凹槽沿外接于所述第一柔性销的轴线的圆布置。

11.一种行星齿轮系统，包括：

太阳轮，所述太阳轮具有轴线；

齿圈，所述齿圈围绕所述太阳轮，并且具有与所述太阳轮的轴线同轴的轴线；

第一行星齿轮，所述第一行星齿轮在第一阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合；第二行星齿轮，所述第二行星齿轮在第二阵列中与所述太阳轮和所述齿圈啮合，所述第二阵列相对于所述第一阵列轴向偏移；

行星齿轮架，所述行星齿轮架具有耦联于第一行星齿轮的第一柔性销和耦联于第二行星齿轮的第二柔性销，所述行星齿轮架还具有耦联区域，当所述齿轮系统受载时扭矩在所述耦联区域处施加到所述行星齿轮架上，而扭矩在所述耦联区域与所述第一柔性销之间通过第一载荷路径传递并且在所述耦联区域与所述第二柔性销之间通过第二载荷路径传递，所述第一载荷路径比所述第二载荷路径的强度更大，而所述载荷路径的强度差异造成所述行星齿轮架扭曲变形；以及

用于补偿的装置，用于补偿的所述装置用于在扭矩施加至所述行星齿轮架时有效地调节所述行星齿轮架的强度并且使所述第一行星齿轮和第二行星齿轮能够更均匀地与所述太阳轮和所述齿圈啮合，用于补偿的所述装置包括以下各项中的一项：

在没有施加扭矩于所述行星齿轮架的情况下所述第一柔性销与所述第二柔性销之间的角偏移；

所述第一行星齿轮上的轮齿比所述第二行星齿轮上的轮齿薄；

在所述行星齿轮架中、于所述第一柔性销处形成薄弱区域；

所述第一柔性销比所述第二柔性销更具柔性；

由此用于补偿的所述装置中的任一个都使得所述第一柔性销和所述第二柔性销在扭矩施加到所述行星齿轮架上时受到大致相同的挠曲变形，而与由载荷路径的长度差异造成的任何行星齿轮架扭曲变形无关。