CN105090451A - 轴保持和润滑系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种轴保持和润滑流体传递系统和方法，例如用于安装小齿轮轴至小齿轮托架，并且向小齿轮和小齿轮轴承提供润滑流体。保持销装配在小齿轮轴径向孔和小齿轮托架径向孔内，以限制小齿轮轴相对于小齿轮托架的轴向和转动移动。加压润滑剂和来自小齿轮托架旋转的离心力辅助将保持销保持在保持位置。当小齿轮托架不旋转时，帽螺钉阻止保持销脱离。在帽螺钉和小齿轮轴内部之间的环形间隙通道允许润滑流体到达小齿轮轴、小齿轮和小齿轮轴承。

Description

轴保持和润滑系统及方法

技术领域

本公开内容涉及齿轮和轴组件，并且具体地涉及齿轮轴的保持和润滑。

背景技术

齿轮和轴组件存在多种构造。例如，行星齿轮组典型地包括中心齿轮、环形齿轮、小齿轮托架和至少一个小齿轮(也称作行星齿轮)。简单的行星齿轮组可能具有一个可旋转安装在小齿轮托架上的小齿轮，而复杂的行星齿轮组可能具有多个可旋转安装在小齿轮托架上的小齿轮。每一小齿轮通过与小齿轮托架连接的小齿轮轴可旋转地安装在小齿轮托架上。小齿轮托架可绕中心齿轮的旋转轴线旋转，或可以静止。

行星齿轮组典型地是更大机械组件的一部分，如用于作业机器的传动装置。行星齿轮组允许设备通过调整输入轴与输出轴之间的传动比来调整输出轴的速度和扭矩。这可通过锁定齿轮之一使得它相对于它可旋转安装的轴静止，或通过选择堆叠式行星齿轮组中的第二组齿轮来实现。例如，中心齿轮可保持静止，而小齿轮和环形齿轮被允许自由旋转；小齿轮可保持静止，允许中心齿轮和环形齿轮旋转；或环形齿轮可保持静止，允许中心齿轮和小齿轮旋转。旋转齿轮和静止齿轮的每一组合导致在输入轴和输出轴之间的不同齿轮传动比。可选地，锁定两个齿轮，如中心齿轮和环形齿轮、环形齿轮和小齿轮、或小齿轮和中心齿轮，将使得整个行星齿轮组一起旋转。这导致输入轴和输出轴具有相同的转速。

行星齿轮组的常见问题是如何有效成本控制地限制小齿轮轴相对于小齿轮托架的轴向和转动移动。当润滑流体经由压力供给至小齿轮轴承时，对小齿轮轴的限制会尤其经受挑战。例如，高的润滑流体压力会在小齿轮轴上产生轴向的推力。欠润滑齿轮的旋转会将扭矩施加至齿轮轴，这会导致额外的磨损，如对齿轮、轴和轴承的磨损，和/或导致在小齿轮与环形齿轮和/或中心齿轮之间的对齐不准。高转速的应用进一步要求限制方法稳定可靠。也出现了更复杂的设计，行星齿轮组具有小的外形轮廓，它能够包装在小巧的封袋内。

发明内容

本发明公开了一种轴保持和润滑流体传递系统和方法，例如用于在行星齿轮组中将小齿轮轴安装至小齿轮托架，以阻止小齿轮轴相对于小齿轮托架的轴向和转动移动，并且向小齿轮和小齿轮轴承提供润滑流体。

根据本公开内容的一方面，齿轮安装在沿轴线延伸的齿轮轴上。齿轮轴具有第一轴径向孔，第一轴径向孔在径向方向上从齿轮轴的外表面延伸，至少部分地穿过齿轮轴。齿轮轴可具有第二轴径向孔，第二轴径向孔在径向方向上从齿轮轴的外表面延伸，至少部分地穿过齿轮轴，并且第二轴径向孔与齿轮轴向地对齐。齿轮轴具有轴轴向孔，轴轴向孔具有轴轴向孔直径，其中轴轴向孔在轴向方向上延伸，至少部分穿过齿轮轴，并且穿过第一轴径向孔和第二轴径向孔中的至少一个。安装表面具有至少部分沿轴向方向的开口，用来接收齿轮轴，并且安装表面具有第一安装表面径向孔，第一安装表面径向孔与第一轴径向孔同轴，并且从开口延伸穿过安装表面的至少一部分。固定件具有固定件头部和固定件杆，固定件至少部分置于轴轴向孔内。在径向方向上在轴轴向孔和固定件杆之间，以及在轴向方向上在第一轴径向孔和第二轴径向孔之间，形成有环形间隙通道。

根据本公开内容的另一方面，齿轮轴保持和润滑系统包括安装在沿一轴线延伸的齿轮轴上的齿轮。其中齿轮轴具有第一轴径向孔，第一轴径向孔在径向方向上从齿轮轴的外表面延伸，至少部分地穿过齿轮轴，并且齿轮轴具有第二轴径向孔，第二轴径向孔在外表面和轴轴向孔之间延伸。第二轴径向孔与齿轮轴向地对齐。齿轮轴具有轴轴向孔，轴轴向孔具有轴轴向孔直径，并且轴轴向孔在轴向方向上延伸，至少部分地穿过齿轮轴，并且穿过第一轴径向孔和第二轴径向孔中的至少一个。齿轮轴具有齿轮轴凹口，齿轮轴凹口具有大于轴轴向孔的直径。齿轮轴凹口在轴向方向上仅部分地延伸通过齿轮轴。安装表面具有至少部分沿轴向方向的开口，用来接收齿轮轴，并且安装表面具有第一安装表面径向孔，第一安装表面径向孔与第一轴径向孔同轴，并且从开口延伸穿过安装表面的至少一部分。提供有固定件，固定件具有固定件头部和固定件杆，其中固定件头部具有小于齿轮轴凹口直径并大于轴轴向孔直径的直径，固定件至少部分地置入轴轴向孔内。在径向方向上在轴轴向孔和固定件杆之间，以及在轴向方向上在第一轴径向孔和第二轴径向孔之间，形成有环形间隙通道。

根据本公开内容的另一方面，提供了一种润滑齿轮和齿轮轴承的方法。该方法包括：提供安装表面，安装表面具有第一安装表面径向孔。提供齿轮轴，齿轮轴安装至安装表面，齿轮轴具有第一轴径向孔、第二轴径向孔和轴轴向孔，其中第一轴径向孔与第一安装表面径向孔同轴，轴轴向孔具有轴轴向孔直径。将齿轮和齿轮轴承安装至齿轮轴。提供固定件，固定件具有固定件杆。其中固定件杆的直径小于轴轴向孔的直径。固定件杆至少部分地置于轴轴向孔内，在轴轴向孔和固定件杆之间形成环形间隙通道。流体连通第一安装表面径向孔、第一轴径向孔、环形间隙通道、第二轴径向孔、齿轮轴承和齿轮。向安装表面供应润滑流体。

通过阅读下面的详细描述并结合考虑附图，本领域技术人员可以清楚获知本公开内容的这些以及其他特征和优点。

附图说明

图1是具有传动装置的示例性作业机器的透视图，传动装置带有行星齿轮组，其中可以利用本公开内容的轴保持和润滑系统及方法；

图2是堆叠式行星齿轮组的透视图；

图3是沿图2中3-3线截取的剖视图；

图4是图2中的行星齿轮组的小齿轮和轴组件的放大的部分分解透视图；

图5是图2中的行星齿轮组的小齿轮和轴组件的的另一个部分分解透视图；

图6是图2中的行星齿轮组的小齿轮和轴组件的的侧面的分解剖视图；

图7是沿图3中的弧线7-7截取的放大的剖视图；和

图8是与图7相似的视图，示出了一种替代的轴保持布置方式。

附图中相同的附图标记表示相同的部件、部分或操作。

具体实施方式

如上面附图说明的附图所示出的，下面对本公开内容的轴保持和润滑流体传递系统及其方法的一个或多个示例性实施例进行描述。本领域技术人员能够预期对示例性实施例作出多种改变。

在某些应用中，齿轮和齿轮轴经受高转速，相应地这使得旋转部件经受潜在的大的离心力。离心力可被看作趋于使旋转体朝远离旋转中心方向移动的旋转体所产生的惯性力。作用在固定件上的离心力趋于迫使固定件朝远离旋转轴线方向移动。如果固定件以轴位于固定件和旋转中心之间的方式固定在轴上，离心力将使固定件朝远离旋转轴线的方向移动，并且因此远离轴。

因此，以最小化离心力和高流体压力的影响的方式保持齿轮轴是有用的，或者使用这种方式辅助保持齿轮轴。这种机制例如可包括保持销，该保持销插入齿轮轴的内部，并且结合在齿轮轴和安装表面之间。在其中一个实施例中，保持销具有保持销头部，使得作用在保持销上的离心力和压力将保持销相对齿轮轴和安装表面楔紧，但是保持销头部的定位能够阻止保持销退出齿轮轴。在其他实施例中，与保持销结合的安装表面上的孔具有末端，该末端限制销从齿轮轴和安装表面上退出的径向移动，消除对保持销头部的需求。

为了阻止保持销退出保持位置，可以使用阻挡机构，如帽螺钉。帽螺钉可以用来限制保持销的径向移动，以便即使当流体压力降低和/或没有旋转运动时保持销也能保持在保持位置。然而阻挡机构应设计为使得润滑流体的流动不受阻碍，并且使得流体压力能够作用于保持销上。

在某些齿轮和轴组件中，人们期望以紧凑和稳固的方式实现对齿轮轴的轴向和旋转限制。例如，在行星齿轮组的操作期间，润滑流体可在高流体压力下被供给到轴承和齿轮上，以降低移动部件间的磨损，并保证行星齿轮组的平滑操作。穿过齿轮轴流到小齿轮的高压润滑流体会在用来固定齿轮轴的固定件上施加径向或轴向的应力，该应力趋于将固定件推出齿轮轴。而下文对一个行星齿轮组实例进行描述，将能够领会到本公开内容可以应用于其它在旋转和/或高压操作期间要求保持的组件上。

图1示出了一个示例性作业机器10。作业机器10如所描述的例如可为轮式装运机。作业机器10可具有一个或多个齿轮组，例如图2中示出的示例的堆叠式行星齿轮组20。齿轮组可用于传动装置、发动机或任何其他要求大功率密度的应用中。可以理解的是，也可用于多种其他构造，并且齿轮组20也可用在多种机械、车辆或其他装置中。

现在参考图2，图2示出了示例的堆叠式行星齿轮组20，具有第一行星齿轮组22a和第二行星齿轮组22b，第一行星齿轮组22a和第二行星齿轮组22b彼此轴向布置，并共用公共的中心齿轮轴24和壳体26。可以领会的是，可以作为一种选择使用单行星齿轮组，其仅使用第一行星齿轮组22a。第一行星齿轮组22a具有中心齿轮28a、环形齿轮30a和至少一个小齿轮(或行星齿轮)32a。相似地，第二行星齿轮组22b具有中心齿轮(未示出)、至少一个小齿轮32b、和环形齿轮(未示出)。以轴线34为准，第一行星齿轮组22a轴向布置在第二行星齿轮组22b之前。

现在详细描述第一行星齿轮组22a。可以领会的是，第二行星齿轮组22b可具有相似的组件，以及与第一行星齿轮组22a相似的保持和润滑系统。第一行星齿轮组22a的部件以后缀“a”标示，而第二行星齿轮组22b的部件以后缀“b”标示。

现在参考图2和图3，中心齿轮轴24与轴线34同轴，并且围绕轴线34旋转。中心齿轮轴轴向孔36在轴向上至少部分穿过中心齿轮轴24。中心齿轮轴径向孔38与中心齿轮轴轴向孔36相连，并且径向延伸通过中心齿轮轴24的外表面。中心齿轮28a例如通过在中心齿轮轴24上的保持环或键被轴向地和可转动地保持在中心齿轮轴24上。中心齿轮28a具有在其外径表面上用于与小齿轮32a啮合的多个齿轮齿。用于中心齿轮28a的典型的齿轮齿应相似地被用于环形齿轮30a和小齿轮32a。

如图3所示，环形齿轮30a可组成齿轮组20的壳体40的内部的部分，或者如图2所示，环形齿轮30a可为单独的齿轮。如果环形齿轮30a与壳体40是分离的，它可以通过例如在环形齿轮30a的外表面和壳体40的内表面上的互补的齿条42与壳体40结合。环形齿轮30a可与轴线34同轴，并且围绕轴线34旋转。环形齿轮30a可具有在内表面上用于与小齿轮32a啮合的多个齿轮齿。可以领会的是，作为一种选择，环形齿轮30a可独立于壳体40旋转。

小齿轮32a可通过小齿轮轴承46a和小齿轮轴48a可旋转地连接至小齿轮托架44a。小齿轮轴承46a可为如图4所示的滚子轴承，或者可为球轴承、轴衬、或任何其它合适类型的轴承。小齿轮轴承46a具有内圈和外圈，滚子或球支撑位于内圈和外圈之间，允许内圈和外圈彼此独立地旋转。小齿轮32a的内径表面可旋转地安装在小齿轮轴承46a的外圈，例如通过摩擦配合或热缩配合。小齿轮轴48a的外径表面可与小齿轮轴承46a的内圈接合，以便小齿轮32a可相对于小齿轮轴48a旋转。小齿轮轴48a能够在毁坏地的情况下与小齿轮轴48a分离。小齿轮32a在其外径表面上具有用于与中心齿轮28a和环形齿轮30a啮合的多个齿。

如果提供多个小齿轮32a，例如三个，那么每个小齿轮32a通过它们自己各自的小齿轮轴承46a和小齿轮轴48a可旋转地安装到小齿轮托架44a上。多个小齿轮32a彼此可间隔开相等的角距离，例如如图2所示的分开120度。小齿轮32a以等量角度分开的放置可平衡小齿轮托架44a，由此产生更平稳的性能，更少的磨损并且磨损均匀。然而，可以领会的是，多个小齿轮32a可以非等量角度分开放置，或者也可放置在小齿轮托架44a上的不同径向位置。

小齿轮托架44a可与轴线34同轴，并且围绕轴线34旋转。小齿轮托架44a可通过轴承(未示出)可旋转地安装在中心齿轮轴24上。轴承允许小齿轮托架44a相对于中心齿轮轴24在径向和轴向上受到限制，但允许小齿轮托架44a独立于中心齿轮轴24旋转。可以领会的是，小齿轮托架44a可相似地利用轴承(未示出)支撑在壳体40上，以允许小齿轮托架44a独立于壳体40旋转。

小齿轮托架44a在形状上大体为柱形，具有穿过其轴心的开口50a，用于接纳中心齿轮轴24和中心齿轮28a，如图2所示。由于中心齿轮轴24和中心齿轮28a具有不同的外径，限定开口50a的小齿轮托架44a的内径在轴向上可以不同，以容纳中心齿轮轴24和中心齿轮28a。

现在还参考图2和图3，小齿轮托架44a可具有窗口52a，窗口52a穿过小齿轮托架44a的周缘的一部分、并且径向延伸穿过小齿轮托架44a至开口50a，用于在前缘54a和后缘56a之间接纳小齿轮32a。前缘54a轴向定位在后缘56a的前方。窗口52a应足够大以容纳小齿轮32a，并允许小齿轮32a自由旋转以及与中心齿轮28a和环形齿轮30a啮合。可以领会的是，如果提供多个小齿轮32a，那么可相似地提供多个窗口52a。

小齿轮托架44a可具有通孔58a，其朝向小齿轮托架44a的周缘并且轴向穿过前缘54a。通孔58a具有至少与小齿轮轴48a的外径一样大的直径。

小齿轮托架44a可具有后缘开口60a，其轴向穿过后缘56a。可选地，后缘开口60a可代替为位于面向轴向表面的前部上、并且仅部分穿过后缘56a的凹口。后缘开口60a和通孔58a彼此径向对齐。可以领会的是，小齿轮托架44a围绕开口50a、窗口52a、通孔58a和后缘开口60a的区域可被结构强化，例如如图2和图5所示的带有肋或附加材料进行结构强化。

现在参考图3-7，小齿轮托架第一孔62a从后缘开口60a在径向向外的方向上延伸，穿过后缘56a的至少一部分，远离轴线34。小齿轮托架第一孔62a的直径至少足够大以接受保持销66a的保持销杆64a。如果小齿轮托架第一孔62a设置有末端(例如，图8所示)，其例如可为圆形、平面或点状以符合保持销66a顶端的形状。可选地，小齿轮托架第一孔62a可延伸完全贯穿后缘56a，以便操作人员可以可视化地检查保持销66a是否合适就位。小齿轮托架第二孔68a与小齿轮托架第一孔62a同轴，但从后缘开口60a在相反的径向方向上延伸，朝向轴线34，至少部分穿过后缘56a。小齿轮托架第二孔68a可具有比保持销头部70a的直径小的直径。

如图4-6详细示出的，小齿轮轴48a形状上可为柱形，并且使用保持销66a可旋转地和轴向地固定至后缘56a。小齿轮轴48a具有内径72a、中径74a和外径76a。内径72a是位于穿过小齿轮轴48a的径向中心的小齿轮旋转轴线78a和外径76a之间的直径。中径74a是径向地位于内径72a和外径76a之间的直径，外径76a为小齿轮轴48a的径向外表面，并且略微小于后缘开口60a的直径，以便小齿轮轴48a能够至少部分装配在后缘开口60a的内部。小齿轮轴48a的外径76a的朝向后轴向端80a的部分与后缘开口60a的一部分邻接。小齿轮轴48a的后轴向端80a与前轴向端82a相反。凹部84a在轴向方向上从前轴向端82a朝向后轴向端80a延伸，并且从小齿轮旋转轴线78a向外延伸到中径74a。轴孔86a在轴向方向上从凹部84a开始朝向后轴向端80a至少部分穿过小齿轮轴48a延伸，并且从小齿轮旋转轴线78a向外延伸到内径72a。轴孔86a在沿着它的轴向长度的至少一部分上具有轴孔螺纹88a。轴孔螺纹88a例如可朝向轴孔86a的向后的大部分定位。轴孔86a的非螺纹部是光滑的，并且具有比轴孔86a的螺纹部略微大的直径。可以领会的是，在另一实施例中，凹部84a可从后轴向端80a向前轴向端82a轴向延伸。

参考图7，小齿轮轴48a进一步具有多个径向孔：小齿轮轴径向第一孔90a、小齿轮轴径向第二孔92a和小齿轮轴径向第三孔94a。小齿轮轴径向第一孔90a和小齿轮轴径向第二孔92a朝向小齿轮轴48a的后轴向端80a定位，但位于轴孔螺纹88a前方。小齿轮轴径向第一孔90a在径向方向上延伸穿过小齿轮轴48a，从小齿轮旋转轴线78a穿过外径76a。小齿轮轴径向第一孔90a在内径72a处至少具有与保持销头部70a的直径相等的直径，并且向内变细至在外径76a处直径至少与保持销杆64a的直径相等。如下文所述，小齿轮轴径向第一孔90a的形状和锥形有利于保持销66a。小齿轮轴径向第二孔92a与小齿轮轴径向第一孔90a同轴，但在径向相反的方向上从小齿轮旋转轴线78a延伸到外径76a。小齿轮轴径向第一孔90a的直径至少与保持销头部70a一样宽。小齿轮轴径向第三孔94a在径向方向上延伸，从小齿轮旋转轴线78a穿过外径76a。小齿轮轴径向第三孔94a在内径72a处比在外径76a处具有更小的直径，以辅助测量润滑流体。

如图4所示，并且如前所述，保持销66a具有保持销杆64a和保持销头部70a。保持销头部70a的直径轴向变细，从大于保持销杆64a直径的直径变到等于或略微小于保持销杆64a直径的直径，如图4所示。可选地，保持销头部70a可以不变细，并且可以代替以具有等于、小于或大于保持销杆64a的直径的直径。如果保持销头部70a变细，那么锥形可与小齿轮轴径向第一孔90a的锥形轮廓匹配。保持销杆64a可具有平的、圆形的或任何其他合适形状的顶端或末端，并且如果小齿轮托架第一孔62a具有末端，其可与小齿轮托架第一孔62a的轮廓匹配。

固定件，例如图5所示的帽螺钉96a，具有帽螺钉头98a和帽螺钉杆100a。帽螺钉96a也可具有沿着帽螺钉杆100a的一部分的帽螺钉螺纹102a。例如，帽螺钉螺纹102a可朝向帽螺钉杆100a的与帽螺钉头98a相反的轴向端定位。帽螺钉杆100a的直径小于轴孔86a的直径，以便帽螺钉杆100a可至少部分滑入轴孔86a。

帽螺钉杆100a的直径可沿着它的轴向长度变化。如图7所示，环形间隙通道104a应足够大以允许润滑流体沿着图7中箭头所示方向自由流过环形间隙通道104a。帽螺钉96a可滑入轴孔86a，并且帽螺钉螺纹102a可与轴孔螺纹88a啮合，以在轴孔86a内可释放地保持帽螺钉96a。帽螺钉头98a具有比轴孔86a更宽但小于凹部84a直径的直径，并且可提供流体密封功能。可通过垫片或密封圈(O-ring)或通过帽螺钉杆100a的一部分与轴孔86a的一部分之间的压配合来提供密封功能。

如图3和图7所示，在装配状态中，小齿轮轴48a朝向前轴向端82a装配入通孔58a内，并且可与前缘54a邻接或径向间隔开。小齿轮轴48a在朝向小齿轮轴48a的后轴向端80a处与在外径76a上的后缘开口邻接。小齿轮托架第一孔62a与小齿轮轴径向第一孔90a同轴，并且在二者的交界处具有相同的直径。小齿轮托架第二孔68a与小齿轮轴径向第二孔92a也至少在二者的交界处同轴，并且在交界处具有相同或不同的直径。在径向相反的方向上，小齿轮托架第二孔68a与中心齿轮轴径向孔38交界，并且同轴。保持销66a装配入小齿轮托架第一孔62a和小齿轮轴径向第一孔90a内，以便保持销杆64a的至少一部分位于小齿轮托架第一孔62a内，并且保持销头部70a的至少一部分位于小齿轮轴径向第一孔90a内。

帽螺钉96a至少部分装配入小齿轮轴48a的轴孔86a内。帽螺钉96a可利用帽螺钉螺纹102a与轴孔螺纹88a的啮合固定在轴孔86a内。在固定状态中，环形间隙通道104a形成于帽螺钉杆100a和小齿轮轴48a的内径72a之间。环形间隙通道104a在轴向方向上至少从小齿轮轴径向第二孔92a向小齿轮轴径向第三孔94a延伸。环形间隙通道104a在径向方向上的宽度应足够宽以允许润滑流体自由流过环形间隙通道104a。可以领会的是，环形间隙通道104a的宽度决定于润滑流体的流体特性，例如温度、粘性、以及润滑流体通过环形间隙通道104a的期望流速。帽螺钉头98a邻接小齿轮轴48a，完全装配入凹部，并且在凹部84a和环形间隙通道104a之间形成流体密封。流体密封例如可借助于密封圈(O-ring)、垫片、帽螺钉头98a与小齿轮轴48a的对接、或任何其他合适的密封方式。

在装配状态中，润滑流体从润滑流体存储容器(未示出)被加压供给到中心齿轮轴轴向孔36。润滑流体通过中心齿轮轴轴向孔36流到中心齿轮轴径向孔38，流到小齿轮托架第二孔68a，流到小齿轮轴径向第二孔92a。润滑流体经过小齿轮轴径向第二孔92a进入小齿轮轴48a，如图7中箭头所示流过环形间隙通道104a，经小齿轮轴径向第三孔94a流出小齿轮轴48a。小齿轮轴径向第三孔94a将小齿轮轴承46a和小齿轮轴48a流体连通，并且允许润滑流体进入小齿轮轴承46a和小齿轮32a。可以领会的是，附加的小齿轮轴径向孔可用来流体连通小齿轮轴48a和小齿轮轴承46a，以保证小齿轮轴承46a和小齿轮32a的充分润滑。小齿轮轴承46a和小齿轮32a的至少部分润滑可通过重力、小齿轮32a的旋转、流体压力、离心力或任何其他合适方式获得。通过轴孔螺纹88a和帽螺钉螺纹102a的啮合、通过帽螺钉头98a和凹部84a的对接、以及通过保持销66a与小齿轮轴径向第一孔90a的接合，除在小齿轮轴径向第三孔94a处之外，防止润滑流体流出小齿轮轴48a。

操作人员可将保持销66a插入非保持位置来组装小齿轮轴48a。插入保持销66a，保持销杆64a首先部分穿过小齿轮轴径向第二孔92a，穿过轴孔86a，并且部分进入小齿轮轴径向第一孔90a，使得保持销66a完全位于小齿轮轴48a的外径76a内。小齿轮轴48a以小齿轮轴48a的后轴向端80a首先穿过的方式滑过前缘54a内的通孔58a，然后滑过附接在小齿轮32a上的小齿轮轴承46a的中心。接着小齿轮轴48a滑入后缘开口60a中，并且旋转直至小齿轮托架第一孔62a与小齿轮轴径向第一孔90a对齐，以及小齿轮托架第二孔68a与小齿轮轴径向第二孔92a对齐。然后例如通过重力或者操作人员的操作，保持销66a能够完全落入小齿轮轴径向第一孔90a和小齿轮托架第一孔62a内，形成保持位置。为利用重力插入保持销66a，操作人员可绕轴线34旋转小齿轮托架44a，直至小齿轮托架第一孔62a垂向位于轴线34下面。可在小齿轮轴48a上轴向地调整小齿轮32a和小齿轮轴承46a，直至小齿轮轴承46a和小齿轮32a与小齿轮轴径向第三孔94a对齐，并且小齿轮32a的齿轮齿与中心齿轮28a的齿轮齿和环形齿轮30a的齿轮齿啮合。插入帽螺钉96a至轴孔86a，并通过帽螺钉螺纹102a与轴孔螺纹88a的啮合固定。当处于固定位置时，即使当小齿轮托架44a旋转时，帽螺钉96a也能阻止保持销66a退出小齿轮轴径向第一孔90a。

为了从小齿轮托架44a拆除小齿轮轴48a，操作人员通过从轴孔螺纹88a上解除对帽螺钉螺纹102a的啮合，将帽螺钉96a从轴孔86a上移除，并且将帽螺钉96a滑出轴孔86a。由于帽螺钉96a不在轴孔86a内，操作人员可以利用重力或物理操作将保持销66a移出小齿轮托架第一孔62a，并且部分移出小齿轮轴径向第一孔90a。操作人员能够将保持销66a至少部分滑入小齿轮轴径向第二孔92a，使得保持销66a完全位于小齿轮轴48a的外径76a内。如果操作人员利用重力移除保持销66a，例如通过旋转小齿轮托架44a使得小齿轮轴径向第一孔90a在垂直方向上高于轴线34，则小齿轮托架第二孔68a的更小的直径阻止保持销66a进入小齿轮托架第二孔68a，而允许保持销66a完全退出小齿轮托架第一孔62a。然后小齿轮轴48a可轴向滑离小齿轮托架44a。小齿轮轴48a滑出后缘开口60a并滑出小齿轮轴承46a。小齿轮轴48a然后滑出前缘54a。通过小齿轮轴径向第二孔92a可完全从小齿轮轴48a内移除保持销66a。

当处于操作模式时，小齿轮托架44a可绕轴线34旋转。由于小齿轮托架44a旋转产生的离心力使保持销66a连续地处于从轴线34向外伸出的保持位置，由于孔62a和90a的位置和形状，保持销66a被保持在小齿轮托架第一孔62a和小齿轮轴径向第一孔90a内。在保持销66a与小齿轮托架44a之间产生的楔紧力保持住小齿轮轴48a，阻止小齿轮轴48a相对于小齿轮托架44a的轴向和转动移动，从而第一行星齿轮组22a以足够的速度旋转。当小齿轮托架44a不旋转时，或由于较低旋转速度不再提供充足离心力时，此时帽螺钉96a可以物理上阻挡保持销66a退出小齿轮轴径向第一孔90a和小齿轮托架第一孔62a。这种对保持销66a的阻挡至少部分(如果不是完全)限制小齿轮轴48a的轴向和转动移动。可选地，如果保持销头部70a具有等于或小于保持销杆64a的直径，并且没有压在小齿轮轴48a上，那么代替保持销头部70a相对小齿轮轴48a楔紧，保持销杆64a的顶端抵靠在小齿轮托架第一孔62a的末端上。

除了离心力之外，在操作期间，环形间隙通道104a内的润滑流体的压力压在保持销头部70a上，将它推离环形间隙通道104a，并且将保持销66a保持在小齿轮轴径向第一孔90a和小齿轮托架第一孔62a内。可以领会的是，由于作用在保持销66a上的压力，更大直径的保持销头部70a将产生更大的力。

在具有堆叠式行星齿轮组构造的实施例中，小齿轮托架44b也通过轴承(未示出)固定在中心齿轮轴24上。如图3中所示出的球轴承那样，轴承106接合于小齿轮托架44a和44b之间，以提供轴向支撑，但允许小齿轮托架44a和44b相互独立地旋转。可以领会的是，堆叠式行星齿轮组可进一步具有多个附加的与上文描述的第一行星齿轮组22a相似的齿轮组。

如前所示，中心齿轮28a的齿轮齿与小齿轮32a的齿轮齿啮合。环形齿轮30a的齿轮齿与小齿轮32a的齿轮齿啮合。小齿轮32a的齿轮齿与环形齿轮30a的齿轮齿和中心齿轮28a的齿轮齿啮合。可以领会的是，中心齿轮28a、环形齿轮30a和小齿轮32a例如可为正齿轮或斜齿轮。齿轮组20的传动比可通过锁定某些齿轮和/或通过选择第一行星齿轮组22a或第二行星齿轮组22b来调整。可通过致动器、叉、离合器、制动器、活塞和/或任何其他合适的方式实现齿轮的锁定。例如可以选择第一行星齿轮组22a，然后通过锁定小齿轮32a并允许中心齿轮28a和环形齿轮30a自由旋转来改变传动比。可以锁定中心齿轮28a，或可选地锁定环形齿轮30a。如果锁定两个齿轮，如环形齿轮30a和小齿轮32a，那么在齿轮组20的输入轴和输出轴之间可获得1∶1的传动比。可选地，可以选定第二行星齿轮组22b，并且可选择性地锁定中心齿轮(未示出)、环形齿轮(未示出)和小齿轮32a，以改变传动比。可以领会的是，在第一行星齿轮组22a和第二行星齿轮组22b中的齿轮之间的不同直径将会产生更多的传动比。

在一可替换实施例中，如图8所示，小齿轮托架44c与前面列出的实施例相似，并具有相似的部件。小齿轮托架44c具有从后缘开口60c径向向外延伸的小齿轮托架第一孔62c。小齿轮托架第一孔62c部分地延伸穿过小齿轮托架44c，并终止于小齿轮托架第一孔端108c。如图8所示，小齿轮托架第一孔端108c为平的，或者可选地可以为弧形的或者锥形的，以与保持销66c的顶端110c的轮廓匹配。小齿轮托架第一孔端108c可在小齿轮托架44c的运转期间限制保持销66c径向向外的移动。保持销66c具有保持销杆64c，并且可以不具有保持销头部。小齿轮轴48c具有直径至少与保持销杆64c的直径相等的小齿轮轴径向第一孔90c。小齿轮轴径向第二孔92c可以具有小于保持销杆64c的直径的直径。

操作人员可通过插入保持销66c至小齿轮轴径向第一孔90c来组装小齿轮轴48c，使得保持销66c的顶端110c最终插入到小齿轮轴径向第一孔90c中。正如前面的实施例那样，保持销66c完全保持在小齿轮轴48c的外径76c内。小齿轮轴48c滑过通孔58c，其中后轴向端80c首先穿过通孔58c、滑过小齿轮轴承46c的中心、然后滑入后缘开口60c。然后根据需要旋转小齿轮轴48c直至小齿轮托架第一孔62c与小齿轮轴径向第一孔90c对齐。可以操作小齿轮托架44c，例如通过重力，使保持销66c置于小齿轮托架第一孔62c内，并且与小齿轮托架第一孔端108c邻接。然后可将帽螺杆96c插入轴孔86c，并将帽螺杆96c固定至小齿轮轴48c，以阻止保持销66c从小齿轮托架第一孔62c退出。

在小齿轮托架44c的运转期间，小齿轮托架44c可绕轴线34旋转。由于小齿轮托架44c旋转产生的离心力使保持销66c连续地处于从轴线34向外伸出的保持位置，由于孔62c和90a的位置和形状，使保持销66a相对于小齿轮托架第一孔端108c被保持在小齿轮托架第一孔62c内，并被保持在小齿轮轴径向第一孔90a内。通过物理上阻挡保持销66c，小齿轮托架第一孔端108c阻止保持销66c进一步向外移动。可选地和/或附加地，通过压在保持销66c的润滑流体将压力作用在暴露于环形间隙通道104c的保持销66c的端部上，在环形间隙通道104c内的润滑流体的压力可以辅助将保持销66c保持在小齿轮托架第一孔62c内。

这里所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不用于限制本发明。如这里所使用的，如果上下文没有清楚地指明，单数形式“a”、“an”和“the”也可以包括复数形式。还可以理解，当术语“包含”和/或“包括”用于本说明书中时，表明存在所述的特征、区域、整体、步骤、操作、元件、和/或部件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其构成的组。

本公开内容的描述已经被呈现为了说明和描述目的，而并非意在穷举或限制所公开的内容。在不脱离本公开内容的范围和精神下，那些本领域的普通技术人员可以显而易见地作出许多修改和变化。选择和描述本文所明确引用的实施方式来最好地解释本公开的原理及其实际应用，并使本领域的其它技术人员能够理解本公开内容，并认识到基于所描述的一个或多个实施例的许多替换方式、修改、以及变形。因此，在那些明确描述的实施方式之外的各种实施方式和实现方案也在所附权利要求的范围之内。

Claims (20)

1.一种齿轮轴保持和润滑系统，包括：

齿轮，所述齿轮安装在沿一轴线延伸的齿轮轴上，所述齿轮轴具有第一轴径向孔，所述第一轴径向孔在径向方向上从所述齿轮轴的外表面延伸并至少部分地穿过所述齿轮轴，所述齿轮轴具有第二轴径向孔，所述第二轴径向孔在径向方向上从所述齿轮轴的外表面延伸并至少部分地穿过所述齿轮轴，所述第二轴径向孔与所述齿轮轴向地对齐，所述齿轮轴具有轴轴向孔，所述轴轴向孔具有轴轴向孔直径，所述轴轴向孔在轴向方向上延伸并至少部分地穿过所述齿轮轴以及穿过所述第一轴径向孔和所述第二轴径向孔中的至少一个；

安装表面，所述安装表面具有至少部分地沿所述轴向方向的开口，用来接收所述齿轮轴，并且所述安装表面具有第一安装表面径向孔，所述第一安装表面径向孔与所述第一轴径向孔同轴并且从所述开口延伸穿过所述安装表面的至少一部分；

固定件，所述固定件具有固定件头部和固定件杆，所述固定件至少部分置于所述轴轴向孔内；以及

其中在径向方向上在所述轴轴向孔和所述固定件杆之间，以及在轴向方向上在所述第一轴径向孔和所述第二轴径向孔之间形成有环形间隙通道。

2.根据权利要求1所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述齿轮是小齿轮，所述齿轮轴是小齿轮轴，并且所述安装表面是小齿轮托架。

3.根据权利要求1所述的齿轮轴保持和润滑系统，还包括：

保持销，所述保持销能够从非保持位置移动至保持位置；以及

第三轴径向孔，所述第三轴径向孔从所述齿轮轴的所述外表面延伸并与所述第一轴径向孔连通，所述第三轴径向孔与所述第一轴径向孔同轴；以及

第二安装表面径向孔，所述第二安装表面径向孔与所述第三轴径向孔同轴并且从所述开口延伸穿过所述安装表面的至少一部分；

其中所述齿轮轴安装在所述开口内，使得在所述非保持位置中所述保持销完全位于所述齿轮轴内，并且在所述保持位置中所述保持销穿过所述第三轴径向孔和所述第二安装表面径向孔，并且所述固定件至少部分地置于所述轴轴向孔内并至少部分地阻止所述保持销从所述保持位置移动到所述非保持位置。

4.根据权利要求3所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述保持销具有保持销杆和保持销头部，并且其中所述第二安装表面径向孔具有至少与所述保持销杆的直径一样大的直径，并且所述第三轴径向孔的至少一部分具有至少与所述保持销头部一样大的第三轴径向孔直径。

5.根据权利要求4所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述安装表面绕一旋转轴线旋转，所述齿轮轴相对所述旋转轴线偏移一段径向距离，其中所述安装表面的所述旋转产生在径向方向上远离所述轴线的离心力，并且由于所述离心力，所述保持销被至少部分地保持在保持位置中。

6.根据权利要求1所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述齿轮轴具有齿轮轴凹口，所述齿轮轴凹口具有大于所述轴轴向孔直径的齿轮轴凹口直径，并且所述齿轮轴凹口在所述轴向方向上仅部分地延伸穿过所述齿轮轴。

7.根据权利要求6所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述固定件具有小于所述齿轮轴凹口直径并大于所述轴轴向孔直径的固定件头部直径，并且其中所述固定件头部完全位于所述齿轮轴凹口内，使得所述固定件头部流体地密封所述轴轴向孔使轴轴向孔与所述齿轮轴凹口隔离。

8.根据权利要求7所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述固定件头部完全位于所述齿轮轴凹口内，使得所述固定件头部流体地密封所述轴轴向孔使轴轴向孔与所述齿轮轴凹口隔离。

9.根据权利要求6所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述第二安装表面径向孔具有小于所述保持销头部直径的直径。

10.根据权利要求9所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述第一安装表面径向孔、所述第一轴径向孔、所述轴轴向孔和所述固定件杆之间的所述环形间隙通道、所述第二轴径向孔和所述齿轮被流体地连通，以提供润滑流体通道。

11.根据权利要求10所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中润滑流体从润滑流体存储容器被加压供给到所述齿轮，并且所述润滑流体至少部分地将所述保持销保持在所述保持位置中。

12.一种齿轮轴保持和润滑系统，包括：

齿轮，所述齿轮安装在沿一轴线延伸的齿轮轴上，所述齿轮轴具有第一轴径向孔，所述第一轴径向孔在径向方向上从所述齿轮轴的外表面延伸并至少部分地穿过所述齿轮轴，所述齿轮轴具有第二轴径向孔，所述第二轴径向孔在所述外表面和所述轴轴向孔之间延伸，所述第二轴径向孔与所述齿轮轴向对齐，所述齿轮轴具有轴轴向孔，所述轴轴向孔具有轴轴向孔直径，所述轴轴向孔在轴向方向上延伸并至少部分地穿过所述齿轮轴以及穿过所述第一轴径向孔和所述第二轴径向孔中的至少一个，所述齿轮轴具有齿轮轴凹口，所述齿轮轴凹口具有大于所述轴轴向孔的齿轮轴凹口直径，并且所述齿轮轴凹口在所述轴向方向上仅部分地延伸穿过所述齿轮轴；

安装表面，所述安装表面具有至少部分地沿所述轴向方向的开口，用来接收所述齿轮轴，并且所述安装表面具有第一安装表面径向孔，所述第一安装表面径向孔与所述第一轴径向孔同轴，并且从所述开口延伸穿过所述安装表面的至少一部分；以及

固定件，所述固定件具有固定件头部和固定件杆，所述固定件头部具有小于所述齿轮轴凹口直径并大于所述轴孔直径的直径，所述固定件至少部分地置入所述轴轴向孔内；

其中在径向方向上在所述轴轴向孔和所述固定件杆之间，以及在轴向方向上在所述第一轴径向孔和所述第二轴径向孔之间形成有环形间隙通道。

13.根据权利要求12所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述齿轮轴包括第三轴径向孔，所述第三轴径向孔与所述第一轴径向孔同轴，所述第三轴径向孔从所述齿轮轴的所述外表面延伸并与所述第一轴径向孔连通。

14.根据权利要求12所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述齿轮轴包括第二轴径向孔，所述第二轴径向孔与所述第一轴径向孔同轴，所述第二轴径向孔从所述齿轮轴的所述外表面延伸，并与所述第一轴径向孔连通；并且

其中所述安装表面具有第二安装表面径向孔，所述第二安装表面径向孔与所述第三轴径向孔同轴并且从所述开口延伸穿过所述安装表面的一部分。

15.根据权利要求14所述的齿轮轴保持和润滑系统，还包括：

保持销，所述保持销具有保持销顶端，所述保持销能够从非保持位置移动至保持位置；

其中所述齿轮轴安装在所述开口内，使得在所述非保持位置中所述保持销完全位于所述齿轮轴内，并且在所述保持位置中所述保持销穿过所述第三轴径向孔和所述第二安装表面径向孔；

其中所述固定件至少部分地阻止所述保持销从所述保持位置移动到非保持位置。

16.根据权利要求12所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述齿轮轴具有齿轮轴凹口，所述齿轮轴凹口具有大于所述轴轴向孔的齿轮轴凹口直径，并且所述齿轮轴凹口在所述轴向方向上仅部分地延伸穿过所述齿轮轴；以及

其中所述固定件头部具有小于所述齿轮轴凹口直径并大于所述轴孔直径的固定件头部直径，并且其中所述固定件头部完全位于所述齿轮轴凹口内，使得所述固定件头部流体地密封所述轴孔使所述轴孔与所述齿轮轴凹口隔离。

17.根据权利要求12所述的齿轮轴保持和润滑系统，其中所述第一安装表面径向孔、所述第一轴径向孔、所述环形间隙通道、所述第二轴径向孔和所述齿轮被流体地连通，以提供润滑流体通道。

18.一种保持和润滑齿轮和齿轮轴的方法，包括如下步骤：

提供安装表面，所述安装表面具有第一安装表面径向孔；

提供齿轮轴，所述齿轮轴安装至所述安装表面，所述齿轮轴具有第一轴径向孔、第二轴径向孔和轴轴向孔，其中所述第一轴径向孔与所述第一安装表面径向孔同轴，所述轴轴向孔具有轴轴向孔直径；

提供齿轮和齿轮轴承，该齿轮和齿轮轴承安装至所述齿轮轴；

提供固定件，所述固定件具有固定件杆，所述固定件杆具有小于所述轴轴向孔直径的固定件杆直径，所述固定件杆至少部分地置于所述轴轴向孔内，在所述轴轴向孔和所述固定件杆之间限定环形间隙通道；

流体连通所述第一安装表面径向孔、所述第一轴径向孔、所述环形间隙通道、所述第二轴径向孔、所述齿轮轴承和所述齿轮；以及

向所述安装表面供应润滑流体。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

提供第三齿轮轴径向孔，所述第三齿轮轴径向孔穿过所述齿轮轴，并与所述第一齿轮轴径向孔同轴；

提供第二安装表面径向孔，所述第二安装表面径向孔至少部分穿过所述安装表面，并与所述齿轮第三轴径向孔同轴；以及

提供保持销，所述保持销具有保持销头部，所述保持销至少部分地置于所述齿轮第三轴径向孔和所述第二安装表面径向孔内。

20.根据权利要求19所述的方法，还包括：

从润滑流体存储容器供应加压润滑流体；

其中所供应的润滑流体施加力于所述保持销头部上。