CN104271988B - 驱动系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有驱动轴处的变化的输入转速以及在输出轴处的基本上恒定的输出转速的、用于为发电设备传输可变的功率的驱动系，其由像风力涡轮机或水力涡轮机这样的涡轮机驱动，具有功率分流传动装置，其包括作为叠加传动装置的第一行星传动装置，和作为行星齿轮传动装置的第二行星传动装置，以及具有液力组件，它从输出侧接收功率，并且将该功率调节地导回至功率分流传动装置，本发明的特征在于，所述两个行星传动装置通过一个共同的行星架相互联接。

Description

驱动系
技术领域
本发明涉及一种用于传递变化的功率的驱动系，其具有可变的输入转速和基本上恒定的输出转速。
背景技术
类属的驱动系由DE 103 14 757 B3中公知。在那里所述的驱动系中，公知一种与液力组件组合的功率分流传动装置，用于受调节地将功率导回功率分流传动装置。该驱动系主要用在风能领域，然而例如也适合与水力涡轮机一起使用，它们向驱动系的输入轴提供不同的输入转速。在所述文献中描述的驱动系中，输入轴与第一行星传动装置的行星架相连接。第一和第二行星传动装置构成功率分流传动装置，它们通过它们的空心轮相互连接。在将液力组件构造为转换器时，太阳轮与输出件相连接，并且同时与液力组件的被驱动的部件相连接，例如与泵轮连接。在将液力组件构造为转换器的实施例中，就通过涡轮联接第二行星传动装置的太阳轮，它的行星架被牢固保持住。
所有这些构造方式中的缺点在于，它们的构造通常非常大并且沉重。由此产生巨大的惯性力矩，这些惯性力矩对动力产生不利影响，并且造成很高的成本。最后它们还因此局限了这类驱动系的功率。
发明内容
现在本发明的任务是，提供一种驱动系，它能避免这些缺点并且能够简单并有效地构造而成，而且它能确保相应高的功率。
根据本发明，该任务通过一种本发明的驱动系得以解决。本发明涉及一种具有驱动轴处的变化的输入转速以及在输出轴处的基本上恒定的输出转速的、用于为发电设备传输变化的功率的驱动系，其由像风力涡轮机或水力涡轮机这样的涡轮机驱动，该驱动系具有功率分流传动装置，其包括作为叠加传动装置的第一行星传动装置，和作为行星齿轮传动装置的第二行星传动装置，并且具有液力组件，其从输出侧接收功率，并且将该功率调节地导回至功率分流传动装置，其中，所述两个行星传动装置通过一个共同的行星架相互联接，第一行星传动装置中和第二行星传动装置中的行星结构的数量一致，第一行星传动装置和第二行星传动装置的行星结构在圆周方向上分别通过行星传动装置中的一个的双倍数量的行星结构分开地、彼此错开地布置在360°的角度上。
在根据本发明的驱动系中设计的是，正如也在现有技术中的那样，功率分流传动装置由两个行星传动装置构成，它们被构造成叠加传动装置和行星齿轮传动装置。根据本发明，通过一个共同的行星架实现行星传动装置之间的联接。于是，两个行星传动装置的迄今现存的两个行星架相互统一，并且转变成一个唯一的行星架。由此能够更轻地、更紧凑地并且在惯性力矩更小的情况下实现该传动装置。
在根据本发明的驱动系的一种特别有利的改进方案中，在此设计的是，使驱动轴与第一行星传动装置的空心轮联接。驱动轴这样通过空心轮与第一行星传动装置联接使得可传输的功率很高，从而让这样实现的构造在功率上不受到局限，正如在现有技术中对行星架的驱动件具体化描述所述的那样。这样一来就能够利用在此描述的构造方式中的根据本发明的驱动系覆盖较大的功率范围。
在行星传动装置的尺寸存在非常大的区别的情况下，位于共同的行星架内的行星结构可能有不同的直径，使得它们在共同的行星架内不会互相妨碍。然而，在大部分的应用场合下，这两个行星传动装置的尺寸却构造得十分类似，以至于可能会影响在径向上容纳这些行星结构。因此，在根据本发明的驱动系的一种非常有利的改进方案中设计的是，在共同的行星架内在圆周方向上交替地容纳第一行星传动装置和第二行星传动装置的行星结构。原则上可以实现为榫行星或环行星的行星结构在这种特别有利的实施方式中相互交替地容纳在行星架的圆周方向上。行星架至少能够利用一个部分布置在两个行星传动装置之间。于是，在榫行星的情况下，在这个部分内相应地容纳着轴承，或者在环行星的情况下，相应地容纳着轴。为了节约构造空间，用于在圆周方向上容纳其中一个行星传动装置的行星结构的容置部与用于容纳另一个行星传动装置的行星结构的容置部交错地布置。由此在驱动系的轴向上节约构造空间，并且能够更轻而且还更紧凑地实现共同的行星架。此外由此除了在轴向上的紧凑的构造还能够进一步减少惯性力矩和物体重力，并且因此最终提升工作能力。
在根据本发明的驱动系的一种特别有利的构造方式中，在第一和第二行星传动装置中的行星结构的数量相同。像这样在第一和第二行星传动装置中的行星结构的数量相同就以理想的方式允许在圆周方向上交替地布置遵照以上描述的实施方式的行星结构，并且因此使得一种非常紧凑的构造成为可能。
此外还在根据本发明的驱动系的一种有利的改进方案中设计的是，至少在其中一个行星传动装置中将行星结构构造成多级行星结构。在像这样特别有利地将行星传动装置的行星结构构造成多级行星结构的形式时，行星传动装置的直径可以特别小，却能够实现非常大的变速比。就各自选择的变速比而言，这也有利于实现非常小的构造体积。
在根据本发明的构造的另一种非常有利的构造方式中还设计的是，如下地构造驱动系，即，在功率分流传动装置下游和/或上游连接更多的传动装置。像这样为功率分流传动装置扩建至少另外一个传动装置特别是能够转换转速，例如变快，从而能够作为发动机向输出轴非常有效地驱动异步电机。例如当例如由于要满足发电设备的构造形式而希望或看起来有必要让轴相互交错时，为了实现这一点，在上游或下游连接传动装置也可能是有意义的而且必要的。
液力组件本身在此可以构造成转换器、Trilok转换器(液力转换器)或者也可以构造成可调节的液力离合器。这些都可以，其中，液力转换器或Trilok转换器提供一种特别的优点，因为就由它传输的功率的可控性和可调节性而言，它非常迅速并且有效。
根据本发明的驱动系的其他的有利的构造方式借助下面参照附图详尽描述的实施例解释清楚。
附图说明
唯一的附图示出根据本发明的一种可能的实施方式的驱动系的位于驱动轴和输出轴的轴线上方的部分的示意图。
具体实施方式
在所示的唯一的附图中高度示意化了基本上自转对称的驱动系1的上半部分。这上半部分要理解为原理性的展示，用于阐述根据本发明的想法。它在这里是一种可能的实施方式，其中省去了在上游和/或在下游支承的传动装置。所示的驱动系1基本上包括一个功率分流传动装置2，它具有作为叠加传动装置的第一行星传动装置3。此外，构造成行星齿轮传动装置的第二行星传动装置4是根据本发明的驱动系1的功率分流传动装置2的一部分。
根据本发明的驱动系1的另一个重要的组件是液力组件5，它例如能够构成转换器、Trilok转换器或者可能也可以构造成液力调节离合器。在这里所示的实施例中，液力组件5构造成液力转换器5。液力转换器5的泵轮6直接与驱动系1的输出轴7相连接。通过导轮8能够调节液力转换器5的功率或转矩和转速，又通过涡轮9输出调节后的功率，并且通过相应的空心轴10到达第二行星传动装置4的太阳轮11。在第二行星传动装置4中布置着与太阳轮11咬合的行星结构12，这里仅示出了其中一个。围绕行星结构12布置着空心轮13或外缘。它抗扭地在驱动系1中实现。第二行星传动装置4的行星结构在这里实现为所谓的榫行星，它们相应地支承在行星架14内。同样地，也可以考虑构造成环行星，在这种情况下，行星结构12就配有轴承，并且在容纳在行星架14内的轴线上旋转。
在此所示的实施例中，行星架14相对于第二行星传动装置4的固定的空心轮13可旋转地受支承。现在如下地构造该行星架14，即，使它除了第二行星传动装置4的行星结构12还承载第一行星传动装置3的行星结构15。这些行星结构在这里示例性地同样实现为榫行星，并且容纳在共同的行星架14内。第一行星传动装置3的行星结构15与太阳轮16咬合，该太阳轮直接与输出轴7并且与液力转换器5的泵轮6处于连接状态。驱动轴17在此与空心轮18或第一行星传动装置3的外缘相连接。
第一行星传动装置3构造成叠加传动装置，第二行星传动装置4构造成行星齿轮传动装置。行星传动装置3，4通过共同的行星架14相互联接。驱动轴17由具有可变转速的功率源驱动。这例如可以是水力涡轮机或者特别是风力涡轮机。风力涡轮机根据附近的风速以不同的速度旋转，并且向驱动系1提供不同的持续变化的功率。
驱动轴17上的功率通过叠加传动装置3及其太阳轮16到达输出轴7上。输出轴7例如直接地或者以恒定的临时变速比驱动异步电机。一部分功率从输出轴7通过液力组件5的泵轮6及其涡轮9返回到第二行星传动装置4的太阳轮11。通过共同的行星架14将功率反馈给叠加传动装置3并且与最原始的通过驱动轴17馈入的功率叠加。通过相应地调节液力组件5，例如在转换器5中通过导轮8，能够如下地设置导回的和与原始的功率叠加的功率，即，使输出轴7范围内的转速基本上恒定。这个过程原则上已经由开头所述的类属的德国专利文献公知。
于是在这里所示的构造方法中的优点特别在于，相比在类属的文献中所示的将驱动轴与行星架联接，这里通过将驱动轴17与第一行星传动装置3的空心轮18联接能够传输更大的功率。另一个优点通过使用一个共同的行星架14联接两个行星传动装置3，4得以形成，因为相比通过空心轮联接(正如在类属的现有技术中所描述的那样)，它能够构造成相应地更小、更轻并且因此具有更小的惯性力矩。特别是在如下地构造行星架14时是如此，即，将第一行星传动装置3的行星结构15布置成与第二行星传动装置4的行星结构12在圆周方向上错开。特别是当两个行星传动装置3，4的行星结构的数量相同时，这样具有至关重要的优势。行星结构特别能够通过行星结构12，15的数量或每个行星传动装置3，4具有的行星结构12，15的双倍的数量分开地、彼此错开地布置在360°的角度上。根据行星结构是实现为榫行星还是环行星，将轴承或行星架14里的轴相互错开地布置在两个行星传动装置3，4之间的区域内，由此能够实现让两个行星传动装置3，4之间的共同的行星架14的壁强度等于一个唯一的统一的行星架的壁强度。由此一方面节约了驱动系1的轴向上的构造空间，另一方面能够相应地减少共同的行星架14的重量，这能减小行星架的惯性力矩并且相应地提高工作能力和驱动系1在调节时的响应性能。
在行星传动装置3，4中，在此可以考虑不同的构造变化方案，例如使用滚动轴承装置或滑动轴承装置、使用不同的齿圈、例如直齿的、斜齿的或人字齿的齿轮、不同的材料、不同数量的行星结构12，15，其中，每个行星传动装置3，4中的行星结构12，15的数量又应该尽可能地一致。
根据本发明的驱动系1在此能够通过更多的连接在上游的和/或下游的传动元件或传动级被任意地扩建。然而，为了能够实现尽可能大的变速比，并且能够尽可能省去这种额外的传动级，也可以设计的是，在至少其中一个行星传动装置3，4中使用行星结构12，15作为多级行星结构。例如为行星结构12使用多级行星结构使得能够相比构造成行星齿轮传动装置的第二行星传动装置4具有更大的变速比，该第二行星传动装置在此仍然构造得相应的小，并且对于想要达到的变速比来说由于使用了多级行星结构12而能够实现得非常轻。

Claims (9)

1.一种具有在驱动轴(17)处的变化的输入转速以及在输出轴(7)处的基本上恒定的输出转速的、用于为发电设备传输变化的功率的驱动系(1)，所述驱动系由涡轮机驱动，
1.1所述驱动系具有功率分流传动装置(2)，所述功率分流传动装置包括作为叠加传动装置的第一行星传动装置(3)，和作为行星齿轮传动装置的第二行星传动装置(4)，并且
1.2所述驱动系具有液力组件(5)，所述液力组件从输出侧接收所述功率，并且将所述功率调节地导回至所述功率分流传动装置(2)，其特征在于，
1.3两个行星传动装置(3，4)通过一个共同的行星架(14)相互联接，
1.4所述第一行星传动装置(3)中和所述第二行星传动装置(4)中的行星结构(12，15)的数量一致，
1.5所述第一行星传动装置(3)和第二行星传动装置(4)的行星结构(12，15)在圆周方向上分别通过行星传动装置(3，4)中的一个的双倍数量的行星结构(12，15)分开地、彼此错开地布置在360°的角度上，所述第二行星传动装置(4)的空心轮(13)设计为抗扭转的，至少在行星传动装置(3，4)中的一个中，所述行星结构(12，15)设计为多级行星结构。
2.根据权利要求1所述的驱动系(1)，其特征在于，所述涡轮机是风力涡轮机或水力涡轮机。
3.根据权利要求1或2所述的驱动系(1)，其特征在于，所述驱动轴(17)与所述第一行星传动装置(3)的空心轮(18)联接。
4.根据权利要求1或2所述的驱动系(1)，其特征在于，所述第二行星传动装置(4)的太阳轮(11)与所述液力组件(5)的涡轮(9)相连接。
5.根据权利要求3所述的驱动系(1)，其特征在于，所述第二行星传动装置(4)的太阳轮(11)与所述液力组件(5)的涡轮(9)相连接。
6.根据权利要求1或2所述的驱动系(1)，其特征在于，在共同的行星架(14)中沿圆周方向交替地容纳所述第一行星传动装置(3)的行星结构(15)和所述第二行星传动装置(4)的行星结构(12)。
7.根据权利要求5所述的驱动系(1)，其特征在于，在共同的行星架(14)中沿圆周方向交替地容纳所述第一行星传动装置(3)的行星结构(15)和所述第二行星传动装置(4)的行星结构(12)。
8.根据权利要求1或2所述的驱动系(1)，其特征在于，在所述功率分流传动装置(2)的上游和/或下游连接其他的传动装置。
9.根据权利要求7所述的驱动系(1)，其特征在于，在所述功率分流传动装置(2)的上游和/或下游连接其他的传动装置。
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