CN107763196B - 行星架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种行星架，其具有输入侧的轮毂(1)、输入侧的外从壁(2a)、输出侧的从壁(5)和至少一个与输入侧的外从壁(2a)和输出侧的从壁(5)连接的连接板(4)。其中，输出侧的从壁(5)具有分别用于行星轮轴的输出侧的端部的、至少一个输出侧的轴座(6b)。此外，行星架还具有输入侧的内从壁(8)，其平行于输入侧的外从壁(2a)地布置并且具有分别用于行星轮轴的输入侧的端部的、至少一个输入侧的轴座(6a)。

Description

行星架
技术领域
本发明涉及一种行星架。
背景技术
在具有两个从壁(Wangen)的行星架中，这些从壁在负载的情况下彼此相对扭曲。扭曲的大小除了取决于作用在行星架上的扭矩之外，在很大程度上还取决于行星架的结构。行星架的这种扭曲在2009年7月9日的WO2009/083657A1(Moventas Oy(美闻达公司))的图4中示出。
在双从壁的行星架中，不能通过改变从壁的或连接板(Steg)的强度来抑制两个从壁相对彼此的相对扭曲。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的行星架。
根据本发明，该目的通过一种行星架实现。
该行星架具有输入侧的轮毂、输入侧的外从壁、输出侧的从壁、以及与输入侧的外从壁和输出侧的从壁连接的至少一个连接板。根据从驱动装置到行星架中的扭矩导入和从行星架到输出装置的扭矩导出，行星架的构件如轮毂、从壁和行星轮轴的轴座(Achssitz)以位置限定“输入侧的”或“输出侧的”进行区分。输出侧的从壁具有分别用于行星轮轴的输出侧的端部的、至少一个输出侧的轴座。此外，行星架还具有输入侧的内从壁，其平行于输入侧的外从壁地布置并且具有分别用于行星轮轴的输入侧的端部的、至少一个输入侧的轴座。行星轮轴可以插在相对应的轴座中，这些轴座分别布置在输入侧的内从壁和输出侧的从壁中。
在此，“内”从壁与“外”从壁之间的区别限定为，在从输入侧沿着行星架的旋转轴线R观察行星架时，输入侧的外从壁比输入侧的内从壁离观察者更近；因此，输入侧的外从壁布置在行星架的“外部的”区域中，与此相对，输入侧的内从壁相反进一步地布置在行星架的“内部的”区域中。
输入侧的内从壁经由其行星轮轴座支承输入侧的行星轮轴端部，输入侧的外从壁与连接板连接。连接板此外与输出侧的从壁连接。在输出侧的从壁中同样有用于行星轮轴的座。
在输入侧，行星架有两个从壁，一个内部的和一个外部的。通过输入侧的外从壁与内从壁的平行，根据本发明的行星架提供以下可能性，即让从输入侧的轮毂引导至输入侧的轴座的内部负载路径的抗扭刚度与从输出侧的轮毂引导至输出侧的轴座的外部负载路径的抗扭刚度协调一致，从而在负载的情况下设置输入侧的轴座相对于输出侧的轴座的限定的相对扭曲。在最优的协调的情况下，这两个轴座扭曲了相同的程度，从而让行星轮轴在负载的情况下不经历偏斜情况。
通过本发明提供一种行星架，其相对较轻并且其从壁在负载的情况下彼此几乎不或者完全不相对扭曲。
本发明基于的认识是，行星架从机械构造的角度看是扭力弹簧，也就是扭转弹簧。其中，行星轮轴的座在两个从壁中彼此经由扭力弹簧连接。因此，行星架与从壁在负载的情况下出现的扭曲和因此造成的行星架偏斜只能通过改变扭力弹簧的抗扭刚度进行改变。
通过让从输入侧的轮毂上的扭矩导入区域到输入侧的和输出侧的从壁的行星轮轴座的负载路径平行，可以在负载的情况下通过改变内部负载路径的和外部负载路径的刚度来控制从壁的相对的扭转移位。负载路径被理解为由于来自输入侧的外部负载将力通过行星架引导至输出侧的路径。
外部的(长的)负载路径的抗扭刚度主要由连接板的厚度和宽度以及用于行星轮的缺口的大小、也就是连接板的形状、从壁的强度和输入侧的轮毂的直径来影响。内部的(短的)负载路径的抗扭刚度主要由输入侧的内从壁的直径和厚度及其与行星架的结构上的连接来影响。
在扭矩导入与第一扭矩导出部位、也就是输入侧的行星轮轴座之间的负载路径与到第二扭矩导出部位、也就是输出侧的行星轮轴座的负载路径平行，以使得这两个路径的抗扭刚度可以相互分开地改变。
通过分开力量流，额外地让在行星轮轴钻孔之间的凹槽朝向输入侧的轮毂磨边，或者去除凹槽部位。
根据本发明的一个优选的设计方案，输入侧的内从壁固定在输入侧的轮毂处和/或输入侧的外从壁处和/或至少一个连接板处。
在输入侧的内从壁连接在输入侧的轮毂处的情况下，两个输入侧的从壁与输入侧的轮毂连接。在固定在输入侧的轮毂处的情况下，在此有利的是，提供了相对长的负载路径，从而与输出侧的第二轴座的负载路径协调一致。在固定在输入侧的外从壁处的情况下有利的是，在用铸造或焊接构件的情况下能够实现良好的可接触性以清理过渡部位。在固定在至少一个连接板处的情况下有利的是，在用铸造或焊接构件的情况下能够实现良好的可接触性以清理过渡部位。此外在这种情况下，较小的壁强度就够了。
根据本发明的一个优选的设计方案，从输入侧的轮毂引导至输入侧的轴座的内部负载路径的抗扭刚度与从输出侧的轮毂引导至输出侧的轴座的外部负载路径的抗扭刚度协调一致，从而在负载的情况下设置输入侧的轴座相对于输出侧的轴座的限定的相对扭曲。在此有利的是，在最优的协调的情况下，这两个轴座扭曲了相同的程度，从而让行星轮轴在负载的情况下不经历或者仅经历相对小的偏斜情况。
行星架可以用于风力传动装置。这样是有利的，因为在风力发电设备中将很高的扭矩从输入侧(转子侧)导入行星架。
根据本发明的一个优选的设计方案，行星架由多个部件组装而成。可行的是，行星架通过焊接连接或者螺旋连接由多个单独部件组装而成。在由多个构件组装而成的情况下有利的是，让输入侧的从壁的制造更简易。
根据本发明的一个优选的设计方案，行星架由多个单独部件通过焊接连接组装而成，其中，沿着该焊接连接的至少一部分长度设置卸载槽。
根据本发明的一个优选的设计方案，在由单独部件焊接在一起的行星架中，一个或者多个单独部件是简单的圆柱形的或者盘形的元件。例如，行星架的基体、也就是具有连接板的元件由具有用于行星件的缺口的中央管道形成。此外，还可以通过扭转盘实现输入侧的轮毂与中央管道的连接。所有的焊缝优选地被彻底焊接和封闭。优选地，焊缝实现为圆焊缝，也就是在焊缝中不存在凹槽。在此，焊缝优选如下地定位，即使其位于负载相对较小的区域内。
在行星架中，可以支承任意多的行星件。一般的行星轮具有三个或者四个行星件。但是也可以在行星架中使用三个以下或者四个以上的行星轮。
所有的从壁可以具有任意的几何外形，例如构造成圆盘、辐条轮或者拱起的圆盘。这些从壁、尤其是输入侧的内从壁可以在轴座之间具有收缩部和/或缺口，通过它们的设计参数、如数量、位置、大小、形状等等可以影响从壁的抗扭刚度。
行星架可以由任意的材料制成，例如由铸铁、钢或人工材料，尤其由玻璃纤维增强的人工材料(GFK(玻璃纤维增强塑料)或CFK(碳增强塑料))制成。
附图说明
下面借助附图根据多个实施例来阐述本发明。图中分别示意性地并且非精确比例地示出：
图1以纵剖面图示出了传统的双从壁的行星架；
图2以纵剖面图示出了根据本发明的行星架的第一设计方案，其具有双侧的轮毂支承装置；
图3以纵剖面图示出了根据图2的行星架，其具有行星轮、行星轮轴和行星轮轴承；
图4以纵剖面图示出了根据本发明的行星架的另一种设计方案，其具有双侧的轮毂支承装置；
图5以纵剖面图示出了根据本发明的行星架的另一种设计方案，其具有双侧的轮毂支承装置；
图6以纵剖面图示出了根据本发明的行星架的另一种设计方案，其具有单侧的支承装置；
图7以纵剖面图示出了根据本发明的行星架的另一种设计方案，其具有单侧的支承装置；
图8是类似于图2中的行星架的一个部段的立体透视图；
图9以纵剖面图示出了根据本发明的行星架的另一种设计方案，其具有双侧的轮毂支承装置；
图10示出了图9的一个细节的放大图；
图11示出了图9的一个细节的放大图；
图12示出了图9的一个细节的放大图；
图13以纵剖面图示出了根据本发明的行星架的另一种设计方案，其具有双侧的轮毂支承装置；
图14以纵剖面图示出了根据本发明的行星架的另一种设计方案，其具有双侧的轮毂支承装置；
图15示出了根据本发明的行星架的侧视图；
图16示出了图15的XVI-XVI剖面的平面图；以及
图17至19示出了从壁的可行的设计方案。
具体实施方式
图1示出了一种传统的双从壁的行星架。构造成轴向延伸的管道接头的、输入侧的轮毂1与构造成径向延伸的圆盘的、输入侧的从壁2连接。输入侧的轮毂1也被称为长轮毂。输入侧的从壁2的外直径处布置有连接板4，这些连接板构造成轴向延伸的、具有缺口3的管道。这些连接板4将输入侧的从壁2与同样也构造成径向延伸的圆盘的、输出侧的从壁5连接。在输出侧的从壁5的内直径处布置有一个输出侧的轮毂7，其构造成轴向延伸的管道接头。输出侧的轮毂7也被称为短轮毂。行星架在齿轮箱壳体内围绕其旋转轴线R被可旋转地支承，通过借助可以是滚动轴承或滑动轴承的轴承相对于齿轮箱壳体支撑两个轮毂1、7的方式。
在两个从壁2、5中分别设置有轴向对齐的钻孔6a、6b，这些钻孔形成用于行星轮轴的底座，在其上可旋转地支承行星轮。在此，行星轮轴的输入侧的端部插入到输入侧的从壁2中的输入侧的轴座6a中，并且行星轮轴的输出侧的端部插入到输出侧的从壁5中的输出侧的轴座6b中。在输入侧的轴座6a在输入侧的从壁2中所安置的位置处形成凹槽11，在该凹槽处产生应力峰值。
连接板4在两个从壁2、5之间延伸并且在缺口3之间延伸，行星轮的齿穿过这些缺口伸出，从而与包围行星架的齿圈啮合。在行星架的轴向中央区域中布置有一个太阳轮，该太阳轮同样与行星轮啮合。
行星架可以布置在行星齿轮箱中，从而将例如是风力发电设备的转子轴的驱动装置的扭矩引到输入侧的轮毂1上。在此，行星轮与齿圈和布置在中央的太阳轮啮合的方式是：在齿圈固定不动时，输入侧的轮毂1的旋转导致中央太阳轮的更快速的旋转。抗扭地布置有太阳轮的太阳轮轴的旋转在一定情况下作为输出传递给连接在行星架后方的其他齿轮箱，并且然后最终传递给连接在齿轮箱后方的机器、例如发电机。
根据源自驱动装置的扭矩导入的侧、在图1中所示的图中的左侧，并且根据到输出装置的扭矩导出的侧、在图1中所示的图中的右侧，行星架的构件、如两个轮毂1、7，两个从壁2、5和两个轴座6a、6b用位置限定“输入侧的”或“输出侧的”进行区别。
图2示出了根据本发明的行星架的第一设计方案。根据本发明的行星架的设计大部分对应于根据图1的传统的行星架，除了输入侧的从壁，其根据本发明被两个平行布置的、输入侧的从壁2a、8代替。在此区分为输入侧的内从壁8和输入侧的外从壁2a。在此，“内”从壁与“外”从壁之间的区别限定为：在从输入侧沿着行星架的旋转轴线R观察行星架时，也就是在图2的图中从左边观察时，输入侧的外从壁2a比输入侧的内从壁8离观察者更近；因此输入侧的外从壁2a布置在行星架的“外部的”区域中，与此相对，输入侧的内从壁8相反进一步地布置在行星架的“内部的”区域中。
输入侧的内从壁8经由输入侧的内轮毂9固定在输入侧的轮毂1处。输入侧的外从壁2a经由输入侧的外轮毂10固定在输入侧的轮毂1处。输入侧的内轮毂9在此是一个轴向延伸的管道接头，其比形成输入侧的外轮毂10的、轴向延伸的管道接头更加靠近旋转轴线R地布置。输入侧的轴座6a在此仅仅布置在输入侧的内从壁8中。
通过让从输入侧的轮毂1上的扭矩导入区域到输入侧的内从壁8中的行星的轴座6a和到输出侧的从壁5中的行星的轴座6b的负载路径平行，可以在负载的情况下通过改变参见图2中的附图标记1经由9、8直到6a的内部负载路径的和参见图2中的附图标记1经由10、2a、3、4、5直到6b的外部负载路径的刚度来控制从壁的相对的扭转移位。通过分开力量流，额外地让在轴座6a之间的凹槽11朝向输入侧的轮毂1磨边，或者去除凹槽部位11。
外部的(长的)负载路径的抗扭刚度主要由连接板4的厚度和宽度以及用于行星轮的缺口3的大小、也就是连接板4的形状、外从壁2a的壁强度以及输入侧的外轮毂10的厚度和长度来影响。内部的(短的)负载路径的抗扭刚度主要由输入侧的内轮毂9的直径和厚度来影响。
在此，让从输入侧的轮毂1引导至输入侧的轴座6a的内部负载路径的抗扭刚度与从输入侧的轮毂1引导至输出侧的轴座6b的外部负载路径的抗扭刚度协调一致，从而在负载的情况下设置输入侧的轴座6a相对于输出侧的轴座6b的限定的相对扭曲。
图3示出了根据图2的行星架，其具有行星轮12、行星轮轴14、轴承内环13和行星件轴承15。在此，行星轮轴14的输入侧的端部设置在输入侧的轴座6a中，该输入侧的轴座布置在输入侧的内从壁8中，而行星轮轴14的输出侧的端部设置在输出侧的轴座6b中，该输出侧的轴座如在根据图1的传统行星架一样布置在输出侧的从壁5中。
图4示出了根据本发明的行星架的另一种构造方式，其具有双侧的轮毂支承装置。在此，与在图2中所示的设计方案相比，输入侧的内从壁8不是经由内轮毂9固定在输入侧的轮毂1处，而是经由轴向的管道接头8a固定在输入侧的外从壁2a处。
图5示出了根据本发明的行星架的另一种构造方式，其具有双侧的轮毂支承装置。在此，与在图2中所示的设计方案相比，输入侧的内从壁8不是经由内轮毂9固定在输入侧的轮毂1处，而是固定在连接板4处，更准确地说是固定在连接板4的输入侧的半部处。
图6示出了根据本发明的行星架的另一种构造方式。行星架的设计大部分对应于根据图2的、根据本发明的行星架，然而，根据图6的行星架缺少了在输出侧的轮毂中的输出侧的支承装置。取而代之的是，根据图6的行星架单侧地、也就是悬挂式(fliegend)地支承在输入侧的轮毂1处。
图7示出了根据本发明的行星架的另一种构造方式，其具有单侧的支承装置。在此，行星轮轴在输出侧超出输出侧的从壁5向外伸出，直到悬挂地夹紧在齿圈与太阳轮之间的行星轮17固定在行星轮轴14上。此外，在输入侧的从壁2a、8与输出侧的从壁5之间插入的行星轮12支承在行星轮轴14上。
图8为了更好地示出本发明而示出了根据本发明的行星架的一个部段的立体透视图，该行星架类似于图2中所示的行星架，其中，同样也示出了行星轮轴14。
图9示出了一个行星架，其具有作为连接板4的、带有为未示出的行星件设置的缺口3的管道、两个从壁5、8、一个作为外从壁2a的扭转盘、一个施加有扭矩的轮毂1、用于容纳行星轮轴螺栓的强化环18、19、一个可选的、用于容纳可能存在的连接板轴承的轮毂7、以及一个可选的封闭盘16。图9还示出了在各个构件之间的焊缝20的布置方案。所有的焊缝20都被彻底焊接并且封闭。
图10至12示出了在图9中所示的行星架的放大后的细节X、XI和XIII，其中，在这些焊缝20旁边分别设置有卸载槽21。
图13示出了具有形成连接板4的管道的行星架，该管道在行星架的两个端侧上越过作为扭转盘起作用的、输入侧的外从壁2a和输出侧的从壁5向外伸出。
图14示出了具有形成连接板4的管道的行星架，该管道越过作为扭转盘起作用的、输入侧的外从壁2a向外伸出去。形成连接板4的管道越长，也就是说超出部分越大，其抗扭刚度就越大。
拼接顺序(焊接顺序)优选地是按照以下步骤a)至g)的顺序：
a)将输入侧的内从壁8与强化环18拼接成构件组1；
b)将输出侧的从壁5与强化环19和输出侧的轮毂7拼接成构件组2；
c)输入侧的外从壁2a与输入侧的轮毂1并且可选地与封闭盘16拼接成构件组3；
d)将连接板4与构件组1粘焊成构件组4；
e)将构件组4与构件组2粘焊成构件组5；
f)焊接构件组5；
g)将构件组3和5粘焊并焊接成制成的行星架。
行星架的抗扭刚度很大程度上影响轮齿的宽度支撑性能。通过将具有输入侧的轴座6a的、输入侧的内从壁8与导入扭矩的轮毂1分离开，可以改变输入侧的内从壁8的形状，从而能够补偿连接板4的扭曲变形，连接板的扭曲变形会导致输出侧的从壁5的以及也导致输出侧的轴座6b的扭转移位。
图15示出了根据本发明的行星架的侧视图，其具有输入侧的轮毂1、输出侧的轮毂7和布置在轮毂之间的连接板4。在此，在图15中给出的XVI-XVI剖面在图16中示出。
图16以在图15中给出的XVI-XVI剖面示出了输入侧的内从壁8的平面图。该从壁8具有在轴座6a之间的收缩部22，其中，通过收缩部22的深度可以改变输入侧的内从壁8的刚度。
图17至19示出了从壁5、8的可行的设计方案。图17示出了具有最大刚度的整个圆盘，例如其优选地可以用于输出侧的从壁5。图18示出了在轴座6a之间的收缩部22、23，其中，通过收缩部22、23的不同的深度可以改变输入侧的内从壁8的刚度。图19示出了一种可行的设计方案，其能够通过在轴座6a之间的开口24实现输入侧的内从壁8的刚度变化。

Claims (7)

1.一种行星架，具有输入侧的轮毂(1)、输入侧的外从壁(2a)、输出侧的从壁(5)、以及与所述输入侧的外从壁(2a)和所述输出侧的从壁(5)连接的至少一个连接板(4)，其中，所述输出侧的从壁(5)具有分别用于行星轮轴的输出侧的端部的、至少一个输出侧的轴座(6b)，其特征在于，还具有输入侧的内从壁(8)，所述输入侧的内从壁平行于所述输入侧的外从壁(2a)地布置并且具有分别用于行星轮轴的输入侧的端部的、至少一个输入侧的轴座(6a)。
2.根据权利要求1所述的行星架，其中，所述输入侧的内从壁(8)固定在所述输入侧的轮毂(1)处和/或所述输入侧的外从壁(2a)处和/或至少一个所述连接板(4)处。
3.根据权利要求1或2所述的行星架，其中，从所述输入侧的轮毂(1)引导至所述输入侧的轴座(6a)的内部负载路径的抗扭刚度与从所述输入侧的轮毂(1)引导至所述输出侧的轴座(6b)的外部负载路径的抗扭刚度协调一致，从而在负载的情况下设置所述输入侧的轴座(6a)相对于所述输出侧的轴座(6b)的限定的相对扭曲。
4.根据权利要求1或2所述的行星架，其中，所述行星架由多个单独部件组装而成。
5.根据权利要求4所述的行星架，其中，所述行星架通过焊接连接或者螺栓连接组装而成。
6.根据权利要求1或2所述的行星架，其中，所述行星架由多个单独部件通过焊接连接(20)组装而成，其中，沿着所述焊接连接的至少一部分长度设置卸载槽(21)。
7.根据权利要求1或2所述的行星架，其中，所述连接板(4)由具有缺口(3)的管道形成。
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