CN110199140A - 传动装置、具有传动装置的驱动装置和用于操作驱动装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机器的驱动组件的传动装置，该驱动组件用于以可变的转速来驱动工作机器，该传动装置具有：第一行星齿轮组（3），第一驱动单元（18）能够联接到该第一行星齿轮组；以及第二行星齿轮组（5），工作机器（10）能够联接到该第二行星齿轮组，第一行星齿轮组（3）和第二行星齿轮组（5）各自具有行星齿轮（3a、3b、5a、5b），这些行星齿轮布置在安装于行星架（4）中的至少两个公共行星轴（11a、11b）上；其中，行星架（4）可旋转地安装在传动装置壳体（9）中并且能够由第二驱动单元（10）驱动。行星架（4）上的扭矩能够经由制动器（20）或锁定机构或离合器支撑在传动装置壳体（9）上。

Description

传动装置、具有传动装置的驱动装置和用于操作驱动装置的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于机器的驱动装置的传动装置，用于以能够可变地调节的转速来驱动机器。此外，本发明涉及一种具有传动装置的驱动装置和以能可变地调节的转速被驱动的机器，并涉及一种用于操作驱动装置的方法。

背景技术

从实践中已知了多个应用，其中诸如例如压缩机或泵之类的机器必须以能可变地调节的转速操作。根据实践，当机器不是转速可变的涡轮机或内燃机时，要么采用具有变频器的电动马达作为驱动单元，要么采用具有机械调制支路的传动装置用于此目的，借此能够提供在所需范围内可变的传动比。从实践中已知的用于以能够可变地调节的转速来驱动机器的两种可能性均是复杂的和昂贵的。

从DE 10 2015 006 084 A1中已知根据权利要求1的前序的用于机器的驱动装置的传动装置，用于以能够可变地调节的转速来驱动机器。

发明内容

从这点出发，本发明基于产生一种新型传动装置、一种具有这样的传动装置的驱动装置和一种用于操作这样的驱动装置的方法的目的，借助于此，能够减少以上各者的功率损耗并提高效率。

该目的通过根据权利要求1的传动装置解决。根据本发明，行星架上的扭矩能够经由制动器或锁定装置或联接器支撑在传动装置壳体上。制动器或锁定装置或联接器优先地被分配给第二驱动单元并与第二驱动单元相互作用。因此，设计为调制马达的第二驱动单元能够被制动或锁定。然后，不再需要向调制马达供应能量，由此能够减少功率损耗并提高效率。此外，能够提高操作灵活性。

根据有利的进一步发展，行星架上的扭矩能够经由制动器或锁定装置或联接器优先地以这样的方式直接支撑在传动装置壳体上，以至于行星架能够经由制动器或锁定装置或联接器以抗扭矩的方式连接到壳体。通过这种方式，能够特别有利地减少功率损耗并且特别有利地提高效率。此外，通过这种方式，能够特别有利地提高操作灵活性。

优先地，制动器或锁定装置或联接器布置在传动装置的连接到第二驱动单元的那个轴上。传动装置的这种设计特别有利于减少功率损耗并提高效率和操作灵活性。

根据本发明的驱动装置在权利要求6中限定。用于操作根据权利要求6的驱动装置的方法在权利要求7中限定。

附图说明

从从属权利要求和以下描述中获得本发明的优选的进一步发展。通过附图更详细地解释本发明的示例性实施例，但不限于此。示出的是：

图1：根据本发明的第一传动装置或对应的驱动装置的装置框图；

图2：根据本发明的第二传动装置或对应的驱动装置的装置框图；

图3：根据本发明的第三传动装置或对应的驱动装置的装置框图；以及

图4：根据本发明的另外的传动装置或对应的驱动装置的装置框图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于机器的驱动装置的传动装置，用于以能够可变地调节的转速来驱动机器。此外，本发明涉及一种以能够可变地调节的转速被驱动的机器的驱动装置以及一种用于操作这样的驱动装置的方法。

图1示出了用于机器的传动装置或驱动装置的优选示例性实施例，用于以能够可变地调节的转速来驱动机器。

图1的传动装置包括第一行星齿轮组3，其中，传动装置的轴1直接联接到第一行星齿轮组3。第一驱动单元18能够直接联接到轴1，特别地经由该轴1的轴法兰1a联接到轴1，该轴1联接到第一行星齿轮组3。

第一驱动单元18是所谓的主驱动件。主驱动件能够优先地以恒定的转速操作。

此外，图1的传动装置1包括第二行星齿轮组5。第二行星齿轮组5直接联接到传动装置1的另外的轴7，其中，以能够可变地调节的转速被驱动的机器19能够直接联接到该轴7，特别地联接到轴7的轴法兰7a。

第一行星齿轮组3和第二行星齿轮组5各自分别包括行星齿轮3a、3b和5a、5b，这些行星齿轮布置在至少两个公共行星轴11a、11b上。因此，图1中示出了两个行星轴11a、11b，其中，行星齿轮组3、5的行星齿轮3a和5a布置在行星轴11a上，并且行星齿轮组3、5的行星齿轮3b、5b布置在行星轴11b上。应指出，能够存在具有布置在其上的行星齿轮的多于两个这样的行星轴11a、11b，例如具有对应的行星齿轮的三个或四个行星轴。

行星轴11a、11b可旋转地安装在行星架4中。行星架4没有固定地连接到壳体；而是，行星架4可转动地安装在传动装置壳体9中，其中，图1示出了滚动轴承8a、8b，行星架4经由所述滚动轴承可旋转地安装在行星壳体9中。

第二驱动单元10是所谓的调制驱动件。

在图1的示例性实施例中，经由轴法兰1a直接作用于传动装置的轴1上的第一驱动单元18能够经由该轴直接联接到第一行星齿轮组3的太阳齿轮2，其中，该第一驱动单元18经由太阳齿轮2驱动进入第一行星齿轮组3的布置在行星轴11a、11b上的行星齿轮3a、3b。

由于此，行星轴11a、11b及因此还有第二行星齿轮组5的行星齿轮5a、5b被驱动，其中，第二行星齿轮组5包括经由第二行星齿轮组5的行星齿轮5a、5b驱动的太阳齿轮6。第二行星齿轮组5的该太阳齿轮6联接到轴7，并且经由轴7联接到以能够可变地调节的转速驱动的机器19。

在图1中，第一行星齿轮组3的行星齿轮3a、3b啮合到第一行星齿轮组3的太阳齿轮2中，而第二行星齿轮组5的行星齿轮5a、5b啮合到第二行星齿轮组5的太阳齿轮6中。在其中采用图1中所示的传动装置的驱动装置中，第一驱动单元18因此作用于轴1上，第二驱动单元10作用于行星架4上，并且以能够可变地调节的转速驱动的机器19作用于轴7上。

作用于轴1上的第一驱动单元18，即，所谓的主驱动件，优先地是以恒定的转速驱动的驱动单元。

作用于行星架4上的第二驱动单元10，即，所谓的调制驱动件，优先地是以可变的转速驱动的驱动单元。

因此，用于驱动机器19的动力的一部分由作用于法兰1a上并因此作用于轴1上的第一驱动单元18提供，该第一驱动单元优先地以恒定的转速操作。取决于机器19的转速，其余动力由驱动单元10提供。此处，提供两个旋转方向，并且部分输出可以是正的，即，用作马达，且部分输出可以是负的，即，用作发电机。

在图1中，该第一驱动单元18经由第一行星齿轮组3的太阳齿轮2驱动进入行星齿轮3a、3b中，并因此驱动进入行星轴11a、11b中，行星齿轮3a、3b与所述行星轴不可旋转地连接。同样，第二行星齿轮组5的行星齿轮5a、5b不可旋转地连接到行星轴11a、11b，这些行星齿轮继而驱动进入第二行星齿轮组5的太阳齿轮6中，以便最终将由第一驱动单元18提供的驱动功率的一部分提供给以可变的转速驱动的机器19。

如已经解释的那样，行星轴11a、11b安装在行星架4中。行星架4经由滚动轴承8a、8b可旋转地安装在传动装置壳体9中，且因此是可驱动的。

经由第二驱动单元10实现对行星架4的驱动，该第二驱动单元的转速或驱动功率被叠加在作用于轴1上的第一驱动单元18的转速或驱动功率上。如已经解释的那样，作用于轴1上的第一驱动单元18优先地以固定或恒定的转速驱动，而作用于行星架4上的第二驱动单元10优先地以可变的转速驱动。

两个驱动单元18、10优先地为电动马达。

在图1的示例性实施例中，第二驱动单元10被实施为直接附接到行星架4的空心轴马达。

传动级还能够连接在第二驱动单元10和行星架4之间。

驱动功率的一部分通过第一驱动单元18被引入到法兰1a上的布置中，该第一驱动单元优先地以恒定的转速操作并被设计为电动马达。通过驱动侧太阳齿轮2，至少两个（优先地，三个或四个）行星轴经由它们的小齿轮被驱动。行星轴11a、11b安装在行星架4中。行星齿轮5a、5b将输出组合到公共输出侧太阳齿轮6，该公共输出侧太阳齿轮驱动被设计为压缩机或泵的机器19。行星架4没有固定就位，而是利用轴承8a、8b安装在传动装置壳体9中且因此是可旋转的。通过利用被设计为电动马达的第二驱动单元10来驱动该行星架4，该第二驱动单元能够优先地以可变的转速操作，另外的转速被叠加在第一驱动单元18的第一驱动转速上且因此实现了可调节的输出转速。在图1中，作为空心轴马达的第二驱动单元10直接附接到行星架4。也能够经由传动级实现驱动。

根据本发明，提供制动器20或锁定装置或联接器，行星架4上的扭矩能够经由所述制动器或锁定装置或联接器支撑在传动装置壳体9上。通过制动器20或锁定装置或联接器，行星架4上的扭矩能够直接支撑在传动装置壳体9上。因此，制动器20或锁定装置或联接器连接在行星架4和传动装置壳体9之间。行星架4能够经由制动器20或锁定装置或联接器以抗扭矩的方式连接到壳体9。制动器20或锁定装置或联接器被分配给第二驱动单元10并与第二驱动单元10相互作用。

特别是当驱动装置的驱动将仅仅经由第一驱动单元18实现时，行星架4上的扭矩经由制动器20或锁定装置或联接器支撑在传动装置壳体9上。然后，第二驱动单元10优先地以无扭矩的方式连接。此处，第二驱动单元10优先地被断开且因此是无电流的。

因此，行星架4能够借助于制动器20或锁定装置或联接器以抗扭矩的方式连接到壳体9。此处，第二驱动单元10能够无电流地切换。然后，仅仅经由第一驱动单元10在输出端上且因此机器19上以由传动装置预先确定的固定传动比实现驱动。

在图1中，制动器20或锁定装置或联接器优先地布置在传动装置的连接到第二驱动单元10的那个轴上，在图1中布置在可旋转地安装在壳体9中的行星架4上。因此，在减少功率损耗的同时有可能实现特别有效的操作，在此期间，一旦制动器20或锁定装置或联接器起作用，就能够切断第二驱动单元10。

通过制动器20或锁定装置或联接器，在第二驱动单元10发生故障的情况下附加地提供了安全增益。

作为联接器，能够采用机械联接器，例如爪式联接器或机械锁定装置，例如通过保持销，由此能够减少设计工作量。然而，与制动器相比，这样的联接器仅能够在驱动装置的静止状态下切换。

第二驱动单元10优先地在两个旋转方向上操作。当第二驱动单元10仅在一个旋转方向上操作时，能够采用非旋转返回装置等等作为制动器，使得当第二驱动单元10被切断时，经由止回装置自动支撑扭矩。

图2示出了图1的传动装置或驱动装置的改型，其中第二驱动单元10经由锥齿轮级12联接到传动装置1的行星架4，其中，锥齿轮级12包括锥齿轮14和小锥齿轮轴13。除了连接在行星架4和壳体9之间的制动器20或锁定装置或联接器之外，图2中还提供至少一个另外的制动器21a、21b或锁定装置或联接器，其被分配给第二驱动单元10的驱动轴或传动装置的由第二驱动单元10驱动进入的那个轴。通过这种方式，尤其通过提供冗余，能够提高操作安全性。

图3示出了传动装置或驱动装置的另外的改型，其中第二驱动单元10经由正齿轮级15联接到传动装置的行星架4以便驱动该行星架，所述正齿轮级具有正齿轮17和小齿轮轴16。除了连接在行星架4和壳体9之间的制动器20或锁定装置或联接器之外，图3中还提供至少一个另外的制动器21a、21b或锁定装置或联接器，其被分配给第二驱动单元10的驱动轴或传动装置的由第二驱动单元10驱动进入的那个轴。通过这种方式，尤其通过提供冗余，能够又提高操作安全性。

如已经解释的那样，行星架4的转速经由第二驱动单元10能够可变地调节，由此在轴7上实现在一定范围内能够可变地调节的输出转速以用于驱动机器19，即通过将由第一驱动单元18提供在轴1上的转速或驱动功率叠加在第二驱动单元10的转速或驱动功率上。

图4示出了根据本发明的传动装置的另外的型式，其中，图4的示例性实施例与图1的示例性实施例的不同之处在于，由第一驱动单元18提供在轴1上的驱动功率不是经由太阳齿轮而是经由第一行星齿轮组3的内齿轮2a来驱动第一行星齿轮组3的行星齿轮3a、3b。关于所有其余细节，图4的示例性实施例对应于图1的示例性实施例。尽管未示出，但是在图4的示例性实施例中，与图2和图3的示例性实施例一致，呈锥齿轮级12或正齿轮级15形式的传动级也能够连接在第二驱动单元10和行星架4之间。在该实施例中，与先前的示例性实施例相比，使轴1和7的转速的更高传动比变成可能。

根据本发明的传动装置被实施为调制传动装置。所示的传动装置各自是具有两个行星齿轮组3、5的差动齿轮，其中，传动装置连接在两个驱动单元18、10和机器19之间，以便以能够可变地调节的转速来驱动机器19。所述驱动单元中的一个以恒定的转速驱动，而另一个驱动单元优先地以可变的转速驱动。尽管不是优选的，但也有可能将两个驱动单元均实施为具有能够可变地调节的转速。在所示的示例性实施例中，第一驱动单元18经由太阳齿轮2或内齿轮2a驱动进入第一行星齿轮级3的行星齿轮3a、3b中。在每种情况下，第二驱动单元10驱动进入可旋转地安装在壳体9中的行星架4中。经由传动装置的第二行星齿轮组5朝向机器19实现输出。通过制动器20或锁定装置或联接器，行星架4上的扭矩能够支撑在传动装置壳体9上。

附图标记列表

1 轴

1a 轴法兰

2 太阳齿轮

2a 内齿轮

3 行星齿轮组

3a 行星齿轮

3b 行星齿轮

4 行星架

5 行星齿轮组

5a 行星齿轮

5b 行星齿轮

6 太阳齿轮

7 轴

7a 轴法兰

8a 轴承

8b 轴承

9 传动装置壳体

10 驱动单元

11a 行星轴

11b 行星轴

12 锥齿轮级

13 小锥齿轮轴

14 锥齿轮

15 正齿轮级

16 小齿轮轴

17 正齿轮

18 驱动单元

19 机器

20 制动器

21a 制动器

21b 制动器

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于机器的驱动装置的传动装置，用于以能够可变地调节的转速来驱动所述机器，所述传动装置：

具有第一行星齿轮组（3），第一驱动单元（18）能够联接到所述第一行星齿轮组，

具有第二行星齿轮组（5），所述机器（19）能够联接到所述第二行星齿轮组，

其中，所述第一行星齿轮组（3）和所述第二行星齿轮组（5）各自包括行星齿轮（3a、3b、5a、5b），所述行星齿轮布置在安装于行星架（4）中的至少两个公共行星轴（11a、11b）上，

其中，所述行星架（4）可旋转地安装在传动装置壳体（9）中并且可由第二驱动单元（10）驱动，

其特征在于包括至少一个制动器（20）或锁定装置或联接器，所述行星架（4）上的扭矩能够经由所述至少一个制动器或锁定装置或联接器直接支撑在所述传动装置壳体（9）上并且因此在行星架（4）和传动装置壳体（9）之间被切换。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，经由相应的制动器（20）或锁定装置或联接器，所述行星架（4）上的所述扭矩能够直接支撑在所述传动装置壳体（9）上。

3.根据权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于，所述行星架（4）能够经由所述制动器（20）或锁定装置或联接器以抗扭矩的方式连接到所述壳体（9）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述制动器（20）以这样的方式配置，使得在所述驱动单元发生故障时，实现所述扭矩的支撑。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述制动器（20）被实施为自动切换的止回装置或同步联接器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第二驱动单元（10）被实施为直接附接到所述行星架（4）的空心轴马达，其中，相应的制动器（20）或锁定装置或联接器布置在所述传动装置的轴上且因此布置在所述行星架（4）上，所述行星架连接到所述第二驱动单元（10）。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第二驱动单元（10）经由锥齿轮级（12）或经由正齿轮级（15）附接到所述行星架（4），其中，所述第二驱动单元（10）的驱动轴和/或所述传动装置的连接到所述第二驱动单元（10）的轴被分配有另外的制动器（21a、21b）或锁定装置或联接器，扭矩能够经由所述另外的制动器或锁定装置或联接器被支撑。

8.一种以能够可变地调节的转速驱动的机器的驱动装置，所述驱动装置：

具有根据权利要求1至7中任一项所述的传动装置，

具有联接到所述传动装置的第一行星齿轮组（3）的第一驱动单元（18），

具有联接到所述传动装置的第二行星齿轮组（5）的机器（19），

具有联接到所述传动装置的行星架（4）的第二驱动单元（10），所述第二驱动单元的转速能够被叠加在取决于所述第一驱动单元（18）的转速的转速上，

其中，所述第一驱动单元（18）和/或所述第二驱动单元（10）能够以能够可变地调节的转速被驱动。

9.一种用于操作根据权利要求8所述的驱动装置的方法，其特征在于，特别是当所述驱动装置的驱动仅仅经由所述第一驱动单元（18）实现时，所述行星架（4）上的扭矩经由所述制动器（20）或锁定装置或联接器支撑在所述传动装置壳体（9）上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，特别是当所述行星架（4）上的扭矩经由所述制动器（20）或锁定装置或联接器支撑在所述传动装置壳体（9）上时，所述第二驱动单元（10）以无扭矩的方式切换。

Claims (10)

1.一种用于机器的驱动装置的传动装置，用于以能够可变地调节的转速来驱动所述机器，所述传动装置：

具有第一行星齿轮组（3），第一驱动单元（18）能够联接到所述第一行星齿轮组，

具有第二行星齿轮组（5），所述机器（19）能够联接到所述第二行星齿轮组，

其中，所述第一行星齿轮组（3）和所述第二行星齿轮组（5）各自包括行星齿轮（3a、3b、5a、5b），所述行星齿轮布置在安装于行星架（4）中的至少两个公共行星轴（11a、11b）上，

其中，所述行星架（4）可旋转地安装在传动装置壳体（9）中并且可由第二驱动单元（10）驱动，

其特征在于包括至少一个制动器（20）或锁定装置或联接器，所述行星架（4）上的扭矩能够经由所述至少一个制动器或锁定装置或联接器支撑在所述传动装置壳体（9）上。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，经由相应的制动器（20）或锁定装置或联接器，所述行星架（4）上的所述扭矩能够直接支撑在所述传动装置壳体（9）上。

3.根据权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于，所述行星架（4）能够经由所述制动器（20）或锁定装置或联接器以抗扭矩的方式连接到所述壳体（9）。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述制动器（20）以这样的方式配置，使得在所述驱动单元发生故障时，实现所述扭矩的支撑。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述制动器（20）被实施为自动切换的止回装置或同步联接器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第二驱动单元（10）被实施为直接附接到所述行星架（4）的空心轴马达，其中，相应的制动器（20）或锁定装置或联接器布置在所述传动装置的轴上且因此布置在所述行星架（4）上，所述行星架连接到所述第二驱动单元（10）。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第二驱动单元（10）经由锥齿轮级（12）或经由正齿轮级（15）附接到所述行星架（4），其中，所述第二驱动单元（10）的驱动轴和/或所述传动装置的连接到所述第二驱动单元（10）的轴被分配有另外的制动器（21a、21b）或锁定装置或联接器，扭矩能够经由所述另外的制动器或锁定装置或联接器被支撑。

8.一种以能够可变地调节的转速驱动的机器的驱动装置，所述驱动装置：

具有根据权利要求1至7中任一项所述的传动装置，

具有联接到所述传动装置的第一行星齿轮组（3）的第一驱动单元（18），

具有联接到所述传动装置的第二行星齿轮组（5）的机器（19），

具有联接到所述传动装置的行星架（4）的第二驱动单元（10），所述第二驱动单元的转速能够被叠加在取决于所述第一驱动单元（18）的转速的转速上，

其中，所述第一驱动单元（18）和/或所述第二驱动单元（10）能够以能够可变地调节的转速被驱动。

9.一种用于操作根据权利要求8所述的驱动装置的方法，其特征在于，特别是当所述驱动装置的驱动仅仅经由所述第一驱动单元（18）实现时，所述行星架（4）上的扭矩经由所述制动器（20）或锁定装置或联接器支撑在所述传动装置壳体（9）上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，特别是当所述行星架（4）上的扭矩经由所述制动器（20）或锁定装置或联接器支撑在所述传动装置壳体（9）上时，所述第二驱动单元（10）以无扭矩的方式切换。