CN108930776B - 正齿轮装置、传动机构和风能设施 - Google Patents

Abstract

本发明涉及正齿轮装置、传动机构和风能设施。正齿轮装置(40)包括正齿轮(10)，该正齿轮通过两个凸缘轴套(24、26)能旋转地承接在轴(12)上。在轴(12)上设置有两个载体(42、43)，并且凸缘轴套(24、26)分别为了轴向支承正齿轮(10)而以其凸缘(44、46)布置在载体(42、43)上。本发明还涉及一种传动机构(50)，该传动机构具有至少一个这样的正齿轮装置(40)。本发明还涉及一种风能设施(70)，其具有行星齿轮传动机构(50)，该行星齿轮传动机构设有所要求的正齿轮装置(40)。

Description

正齿轮装置、传动机构和风能设施

技术领域

本发明涉及一种正齿轮装置和一种传动机构，在该传动机构中使用根据本发明的正齿轮装置。本发明还涉及一种风能设施，其中使用了利用根据本发明的正齿轮装置的传动机构。

背景技术

从EP 2 383 480 A1中已知一种用于风能设施的行星齿轮传动机构，其中行星轮能旋转地承接在两个行星架侧板之间的轴上。在轴上布置有两件式滑动轴承套。在行星齿轮的轴向外侧上还安装有止挡盘，其位于行星架侧板和行星齿轮之间。

文献US 9,416,867 B2公开了一种行星齿轮，该行星齿轮是安装在轴上面的，该轴在两个行星架侧板之间延伸。在轴上，带有凸缘的两个轴套如下彼此相对地布置，即这两个轴套形成U形形状。在U形形状的内部中布置有浮动的用于形成行星齿轮的滑动轴承的轴套。在U形形状的内侧上的径向隔离区域中固定有接触面，该接触面用于对行星齿轮进行轴向引导。

发明内容

对用于具有较小轴径且具有高机械载荷能力的正齿轮的支承的需求是存在的。同时，对于这样的轴承也寻求较小的空间占用需求。此外，正齿轮装置能简单地安装并在成本上高效地制造。这些要求尤其出现在传动机构领域中，特别是用于风能设施的行星齿轮传动机构中。本发明的目的在于提供一种在上述方面中得到改进的正齿轮装置。同样，本发明的目的在于提供一种相应地改进的传动机构和改进的风能设施。

所概述的目的通过根据本发明的正齿轮装置实现。正齿轮装置包括可旋转地承接在轴上的正齿轮，该轴又安装在两个侧板之间。正齿轮以径向内表面装靠在两个凸缘轴套的径向外表面上，在那里能分别形成润滑膜，并进而能够构成滑动轴承。凸缘轴套各自具有轴套并且分别处于载体上，该载体安装在轴的外表面上。通过载体增大了环形表面的直径，在该环形表面上，正齿轮的径向内侧在凸缘轴套上运转。凸缘轴套以如下的方式布置在载体上，即，凸缘轴套与载体以相互作用的方式在轴向方向上支持正齿轮。为此凸缘轴套如下地布置，即，由至少一个凸缘轴套的轴套承受在正齿轮上的轴向力，其反过来又支持载体。

因此，在根据本发明的正齿轮装置中，在轴的直径不变的情况下实现了用于正齿轮的滑动轴承的直径的增大。通过滑动轴承的增大的直径，因此也使得其承载能力增加。在此，在侧板的构造不变的情况下，实现了承载能力的增加。由于借助于凸缘轴套的对正齿轮的轴向支撑，止推盘在所要求保护的正齿轮装置中不是必要的。止推盘的节省使得轴向方向中的构造空间得以节省。此外，这使得滑动轴承的直径增大，在正齿轮上的材料得以节省。正齿轮通常由对加工要求较高的负载能力高的材料制成。因此，所要保护的解决方案实现了更快速、在成本上更效率的生产。由于紧凑性和经济性增加，所要求保护的正齿轮装置使得例如传动机构、特别是行星齿轮传动机构的结构更小，而不会在成本效益提高的同时限制其机械性能和负载能力。

在要求保护的正齿轮装置的一个实施例中，凸缘轴套的凸缘都支撑在所属的载体的轴向内端面上。在此，轴向内端面可被理解为面向载体之间的中间空间的载体端面。凸缘轴套可以分别具有径向向内指向的凸缘，该凸缘在装配状态下支撑在所属的载体的轴向内端面上。此外，正齿轮可以在径向内侧上具有突起，该突起设计用于在轴向方向中至少向着凸缘轴套的凸缘支撑正齿轮。在所要求保护的正齿轮装置中，因此在轴的轴向内侧的区域中实现了对正齿轮在轴向上的支撑。正齿轮装置能简单且快速地装配并因此能够在成本上高效且简单地维修。此外，所要求保护的正齿轮装置允许使用轴向长度小于现有技术方案的凸缘轴套。总体而言，昂贵的较长的轴套由两个更短、更具成本效益的凸缘轴套取代。总之，所要求保护的正齿轮装置的经济性进一步提高。

此外，在正齿轮装置中，轴、至少一个载体和所属的凸缘轴套各自具有通孔并且相对于彼此如下地布置，即使得润滑剂可以通过。润滑剂例如从轴进入到载体中，流过凸缘轴套，然后到达环形面，在该环形面上有正齿轮在凸缘轴套上运转。在那里，由润滑剂形成润滑膜，于是得到滑动轴承。所要求保护的正齿轮装置提供了足够的稳定性，该稳定性也允许通孔进而还有局部材料变薄，从而实现润滑剂的流动。所要求保护的正齿轮装置因此也适和作为例如在传动机构、尤其是行星齿轮传动机构中的高负载正齿轮。

为此，在正齿轮装置的另一个实施例中，至少一个凸缘轴套可以构造在具有至少一个润滑槽的外表面上。经由通孔输送的润滑剂在润滑槽中平坦地分布到正齿轮的径向内表面上，并如此确保了润滑膜是稳定和有效的。

此外，在正齿轮装置中，在轴上可以抗旋转地安装有至少一个载体并且设计为周向环绕的。可选地或附加地，至少一个载体可以具有星形形状，其从内侧径向支撑所属的凸缘轴套。另外可选地，载体中的至少一个还可以包括由径向内部承载结构承载的径向外部环，径向内部承载结构支撑在轴上。

此外，在正齿轮装置中，在载体之间的中间空间中设计有用于在轴区域中的润滑剂的通道。中间空间中的通道可用于排出润滑剂。因此，得到了更密集的功能性集成，从而进一步节省了空间。

在所要求保护的正齿轮装置中，在载体之间的中间空间中还可以安装间隔轴套，该间隔轴套使得两个载体在轴向方向上彼此保持一定的距离。间隔轴套可以在径向方向上具有开口，该开口允许润滑剂通过。间隔轴套设计用于在轴向上承受住由装配力作用在载体上而得到的压力载荷。通过间隔轴套的相应的轴向长度可在正齿轮的突起之间调节凸缘轴套的凸缘和载体。

另外，载体中的一个可以具有如下的轴向长度，其具有正齿轮厚度的20％至80％。另一个载体具有如下对应的长度，该长度分别取决于该轴向长度并且如有可能地取决于间隔轴套的轴向长度。载体与正齿轮的端部在此基本上是轴向齐平的。在所要求保护的正齿轮装置中，中间空间的位置和凸缘轴套的轴向长度因此可根据设计要求进行调整。例如，可以跟据润滑剂输送的位置进行调整。所要求保护的正齿轮装置因此也可以在改造现有的正齿轮装置、例如传动机构或行星齿轮传动机构的过程中以适合的形式实现。所要求保护的正齿轮装置具有广泛的用途。

在所要求保护的正齿轮装置的另一个实施方式中，正齿轮设计为用于行星齿轮传动机构的行星齿轮。其中承接有轴的侧板在此属于行星架，该行星架设计用于在齿圈中围绕太阳轴旋转。利用所要求保护的正齿轮装置所得到的优点在于承载特殊尺寸的行星轮。特别地，由此行星架可以更加紧凑，该行星架可以更加经济并且更快地进行生产。

此外，正齿轮装置中的载体可以具有相同的外径。所以，可以使用具有相同尺寸、特别是内径、壁厚和外径相同的凸缘轴套。载体和凸缘轴套可互换，这确保了装配的简化。此外，通过载体和/或凸缘轴套的相同的尺寸可以得到这些部件的均匀的机械应力和磨损。因此，总体上所使用的材料的性能得到更充分的利用并且实现了使用的部件的更长的使用寿命。

基本的目的也通过一种传动机构实现，其具有彼此啮合的驱动正齿轮和从动正齿轮。在此，驱动正齿轮可以是传动机构中的如下的正齿轮，即，从该正齿轮将扭矩传递到相邻的正齿轮、即从动正齿轮。根据本发明，驱动正齿轮和/或从动正齿轮可旋转地支承在根据上述实施方式之一设计的正齿轮装置中。传动机构可以设计成正齿轮传动机构、例如工业传动机构。可选择地，传动机构也可以设计为行星传动机构，其中正齿轮设计为行星轮。通过根据本发明的正齿轮装置提供了更紧凑的行星架，尽管其尺寸减小，但该行星架与同等的更大的行星架一样是能承受负载和功率够强的。所要求保护的传动机构总体上在安装和修理方面更具成本效益并且更容易。

同样地，概述的目的由根据本发明的风能设施实现。风能设施包括通过转子轴与传动机构连接的转子。传动机构与发电机一起承接在机舱内。转子轴将转动功率传递给传动机构，该转动功率通过传动机构转换成关于扭矩和转数的。借助于发电机获取电力。传动机构在此根据上面概述的实施方式中的一个来设计。根据本发明的传动机构具有减小的轴向长度并且因此节省了机舱中的安装空间。

附图说明

下面将参考各个实施方式来描述本发明。各个实施方式的特征可以彼此组合。图中详细示出：

图1以纵剖面示出了根据现有技术的正齿轮装置；

图2以纵剖面示出了所要求保护的正齿轮装置的一个实施方式；

图3以纵剖面示出了所要求保护的传动机构的一个实施方式；

图4以截面斜视图示出了所要求保护的风能设施的一个实施方式。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据现有技术的正齿轮装置40。正齿轮装置40包括具有齿部11的正齿轮10，该正齿轮可围绕旋转轴线15旋转地承接在轴12上。在轴12中设计有主要用于输送和排出润滑剂25的凹部20。在轴12中的中心凹部20中的回流开口27也属于该凹部。轴12被固定在未详细示出的行星架的侧板14、16之间，其在轴12的端部具有承载壁厚17。通过侧板14、16中的一个将润滑剂供给在轴12中的润滑剂输送通道22，将润滑剂通过通孔31引导到润滑槽28。润滑槽28设计在轴12的表面上并且在运转期间形成润滑膜29，其上可旋转地承接有两个滑动轴承轴套18。在滑动轴承轴套18上又承接有正齿轮10，该正齿轮能通过在轴12和滑动轴承轴套18之间的润滑膜29围绕旋转轴线15旋转。滑动轴承轴套18彼此间隔地布置，其中，在滑动轴承轴套18之间形成中间空间36。中间空间36在轴向外侧方向33中由滑动轴承轴套18的端侧45界定。此外，中间空间36由正齿轮10上的环周的凸出部19界定。术语轴向外侧和轴向内侧在此是关于中间空间36的。在图1中，箭头33示出了轴向外侧方向；通过箭头37示出了的轴向内侧方向。术语径向外侧和径向内侧是关于旋转轴线15的。径向外侧方向在图1中由箭头21示出，由箭头23示出径向内侧方向。通过滑动轴承轴套18的轴向长度38，其轴向内侧的端侧45分别抵靠在正齿轮10的凸出部19上。滑动轴承轴套18的轴向外端部设计为与正齿轮10基本齐平的。滑动轴承轴套18的轴向长度38相应地对应于小于正齿轮厚度13的一半。分别在滑动轴承轴套18的轴向外端部的区域中布置有止挡盘30，其允许正齿轮10的常规的运行。通过润滑膜29限定了轴承直径35，该轴承直径基本上对应于轴12的直径。

在图2中，以纵剖面示意性地示出了根据本发明的正齿轮装置40的一个实施方式。正齿轮装置40包括具有齿部11的正齿轮10，齿部10可围绕旋转轴线15旋转地布置在轴12上。轴12在两个侧板14、16之间延伸，轴12分别容纳在其中。轴12具有设计用于排出润滑剂25的凹部20。在轴12上布置有载体42、43，其与轴12抗旋转地连接。载体42、43具有设计用于将润滑剂25运送到滑动轴承的通孔49。在载体42、43的径向外表面上分别布置有凸缘轴套24、26，其位于正齿轮10与载体42、43之间。凸缘轴套24、26以如下的方式布置，即，它们的凸缘44、46中的各自位于相应的载体42、43的轴向内端面45的区域中。此外，正齿轮10在正齿轮内侧41处具有凸出部19，其径向地伸入到载体42、43之间的中间空间36中。凸出部19也位于凸缘轴套24、26的凸缘44、46之间。在此，对于作用在正齿轮10上的轴向力47实现了形状配合。因此，支撑正齿轮10以防止轴向位移。

载体42、43和凸缘轴套24、26具有相互对齐的通孔49，其使得润滑剂25能够穿过。由此，可以通过润滑剂25形成润滑膜29，正齿轮10在常规运行期间在该润滑膜上运转。凸缘轴套24、26为此配备有未详细示出的润滑槽28。在载体42、43之间，由凸缘轴套24、26的凸缘44、46和正齿轮10的凸出部19径向向外界地定出中间空间36。在轴12上布置有间隔轴套34，其具有轴向长度39。间隔轴套34的轴向长度39以及载体42、43的轴向长度38在总和上基本对应于正齿轮厚度13。通过间隔轴套34的、凸出部19的和凸缘轴套24、26的轴套44、46的相应的尺寸设计，能够在凸出部19和凸缘轴套24、26之间对配合进行调节。该配合在此设计为间隙配合或过盈配合。

间隔轴套34和轴12各自具有通孔49，通过该通孔润滑剂25可以在凸缘轴套24、26的区域中穿过。通过在间隔轴套34和轴12中的通孔49能够将使用过的润滑剂25的排出。载体42，43分别具有直径48，通过这些载体，将润滑膜29的位置移至相比于图1中的解决方案径向向外处。通过凸缘轴套24、26的材料厚度而产生明显增大的轴承直径35。在此，轴承直径35可理解为在常规运行期间正齿轮10在其上运转的润滑膜29的径向位置。总体上，正齿轮装置40的承载能力增加。此外，如图1所示的止挡盘30在根据图2的实施方式中是不必要的。增加的轴承直径35允许在正齿轮10的直径相同的情况下能够利用较少的材料制造该正齿轮。因此减少了昂贵的高性能材料的使用。止挡盘30的节省使正齿轮装置40可以设计为在轴向方向上节省空间的。在图2的意义上，轴向内侧方向应理解为基本平行于旋转轴线15指向中间空间36的方向。轴向内侧方向由箭头37示出。相应地，由箭头33示出的轴向外侧方向与轴向内侧方向相反。在图2中，径向内侧方向是基本上垂直地指向旋转轴线15的并且由箭头23示出。相应地，箭头21示出的径向外侧方向与径向内侧方向相反。

在图3中，以纵剖面示意性地示出了根据本发明的传动机构50的一个实施方式。传动机构50包括彼此啮合的驱动正齿轮51和从动正齿轮53。驱动正齿轮51具有第一旋转方向56，该第一旋转方向与从动正齿轮53的第二旋转方向57相反地定向。驱动正齿轮51和从动正齿轮53均设计为承接在轴12上的正齿轮10。轴12分别安装在两个侧板14、16中。驱动正齿轮51同样设计为在所要求保护的正齿轮装置40的实施方式中的正齿轮10。从动正齿轮53同样设计为根据本发明的正齿轮装置40中的正齿轮10。相应地，侧板14、16还属于正齿轮装置40并且在其中承接有轴12。由于正齿轮装置40根据本发明地设计，实现了显着的空间节省。

在图4中，以剖面斜视图示出了根据本发明的风能设施70的实施例。风能设施70包括转子75，该转子经由转子轴54传递转矩地与行星齿轮传动机构50连接。转子轴54在此承接在转子轴承58中。行星齿轮传动机构50又连接到用于获取电力的发电机76。转子轴承58、转子轴54、行星传动机构50和发电机76属于风能设施70的传动系60。在行星齿轮传动机构50中承接有至少一个未详细示出的行星架52，其包括根据本发明的正齿轮装置40的一个实施方式。在根据本发明的正齿轮装置40中布置有行星齿轮传动机构的至少一个作为正齿轮10的行星齿轮55。由此，行星齿轮50设计为在轴向上节省空间的。

Claims (13)

1.一种正齿轮装置(40)，所述正齿轮装置包括正齿轮(10)，所述正齿轮通过两个凸缘轴套(24、26)利用凸缘(44、46)能转动地承接在轴(12)上，并且分别在正齿轮内侧(41)与所述凸缘轴套(24、26)之间形成有润滑膜(29)，其特征在于，在所述轴(12)上布置有两个载体(42、43)，并且所述凸缘轴套(24、26)被布置成分别以用于轴向支撑所述正齿轮(10)的所述凸缘轴套的凸缘(44、46)抵靠在所述载体(42、43)上，其中，在所述载体之间，由所述凸缘轴套的所述凸缘和所述正齿轮的凸出部径向向外界地定出中间空间。

2.根据权利要求1所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，所述凸缘轴套(24、26)的所述凸缘(44、46)分别支撑在所属的所述载体(42、43)的轴向内端面(45)上。

3.根据权利要求1或2所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，所述轴(12)、至少一个所述载体(42、43)和所属的所述凸缘轴套(24、26)具有用于润滑剂(25)通过的通孔(49)。

4.根据权利要求3所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，所述凸缘轴套(24、26)中的至少一个具有润滑槽(28)。

5.根据权利要求1或2所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，所述载体(42、43)抗旋转地安装在所述轴(12)上。

6.根据权利要求1或2所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，在所述载体(42、43)之间的中间空间(36)中设计有用于润滑剂(25)的通道。

7.根据权利要求6所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，在所述载体(42、43)之间的所述中间空间(36)中布置有间隔轴套(34)。

8.根据权利要求1或2所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，所述载体(42、43)中的一个具有所述正齿轮(10)的厚度(13)的20％至80％的轴向长度(38)。

9.根据权利要求1或2所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，所述正齿轮(10)设计为行星齿轮(55)。

10.根据权利要求1或2所述的正齿轮装置(40)，其特征在于，所述载体(42、43)具有相同的外径(48)。

11.一种传动机构(50)，所述传动机构包括彼此啮合的驱动正齿轮(51)和从动正齿轮(53)，其特征在于，所述驱动正齿轮(51)和从动正齿轮(53)承接在根据权利要求1至10中任一项所述的正齿轮装置(40)中。

12.根据权利要求11所述的传动机构(50)，其特征在于，所述传动机构设计成行星齿轮传动机构，并且所述驱动正齿轮(51)和从动正齿轮(53)设计成所述行星齿轮传动机构的行星齿轮(55)。

13.一种风能设施(70)，所述风能设施包括转子(75)，所述转子通过转子轴(54)传递转矩地与传动机构(50)耦联，所述传动机构与发电机(76)连接，其特征在于，所述传动机构(50)是根据权利要求11或12所述的传动机构来设计的。

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