CN117005996A - 一种浮动轮组、变速装置及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种浮动轮组、变速装置及风力发电机组，其中，该浮动轮组包括调心轴组件和两个齿轮，所述调心轴组件的轴向两端部分别插接于两所述齿轮，所述调心轴组件包括轴体和调心构件，所述轴体通过所述调心构件与两所述齿轮在周向上限位连接，且所述轴体通过所述调心构件相对两所述齿轮进行径向摆动。上述方案中，调心轴组件能够相对两齿轮沿径向摆动，这样，两个齿轮可以在径向上相互错位，并且可以呈现为径向上能够相互浮动的连接状态，能够方便地改变扭矩的传递路径，以更好地实现扭矩分配，尤其应用于行星齿轮机构时，可以提升行星齿轮机构的扭矩密度。

Description

一种浮动轮组、变速装置及风力发电机组

技术领域

本发明涉及行星齿轮机构技术领域，具体涉及一种浮动轮组、变速装置及风力发电机组。

背景技术

行星齿轮机构是一种常见的传动机构，其常应用于变速箱中，用于传递扭矩、改变速比，相比于平行轴齿轮机构，行星齿轮机构具有结构紧凑、传动效率高等诸多优点。

在行星齿轮机构中，除了单行星齿轮机构的传动结构外，还存在双联行星齿轮结构，其包括同轴设置、且固定连接的两个齿轮，这种双联行星齿轮虽然可以适应于更为复杂的行星齿轮机构中，但由于其结构固定，导致扭矩传递路径的不可调，不利于扭矩的分配。

发明内容

本发明的目的是提供一种浮动轮组，包括调心轴组件，调心轴组件能够相对两齿轮沿径向摆动。

为解决上述技术问题，本发明提供一种浮动轮组，包括调心轴组件和两个齿轮，所述调心轴组件的轴向两端部分别插接于两所述齿轮，所述调心轴组件包括轴体和调心构件，所述轴体通过所述调心构件与两所述齿轮在周向上限位连接，且所述轴体还通过所述调心构件相对两所述齿轮沿径向摆动。

上述的方案中，调心轴组件能够相对两齿轮沿径向摆动，这样，该浮动轮组两个齿轮可以在径向上相互错位，并且可以呈现为径向上能够相互浮动的连接状态，如此，可以方便地改变扭矩的传递路径，以更好地实现扭矩分配，尤其应用于行星齿轮机构时，可以提升行星齿轮机构的扭矩密度。

可选地，两所述齿轮均设置有沿轴向贯通的插孔，至少一个所述齿轮的插孔的内壁设置有沿轴向延伸的插槽；所述调心构件为对应所述插槽设置的插接部，所述插槽具有槽底壁，所述插接部背离所述轴体的一面与所述槽底壁至少部分间隙配合，且所述轴体能够通过所述插接部沿径向相对所述齿轮进行偏转。

可选地，所述轴体的两个端部均设置有两个所述插接部，位于同一端部的两所述插接部同轴设置，位于同一端部的两所述插接部的中轴线为插接轴线，所述轴体的中轴线为主轴线，所述插接轴线与所述主轴线垂直相交，不同端部的两所述插接轴线呈夹角设置，两所述插接轴线分别和所述主轴线形成所述轴体的摆动平面。

可选地，所述插接部背离所述轴体的一面为球形面，所述球形面与所述槽底壁相抵接、或者在径向上间隙配合。

可选地，所述插接部包括插柱和衬套，所述插柱与所述轴体为一体式结构，或者，所述插柱安装于所述轴体的外壁面，所述衬套外套装配于所述插柱。

可选地，所述衬套与所述插柱转动装配。

可选地，所述衬套包括若干分体，各所述分体环绕所述插柱分布。

可选地，所述轴体的至少一个端部设置的所述插柱的外壁面的垂直于轴向的截面为圆形，所述衬套的内壁面的垂直于轴向的截面也为圆形；和/或，所述轴体的至少一个端部设置的所述插柱的外壁面的垂直于轴向的截面包括至少两条曲率不同的线段，所述衬套的内壁面与所述插柱的外壁面套接配合。

可选地，所述插接部的外壁面包括相对设置的两个平面部，所述插槽的内壁面包括相对设置的两个槽侧壁，所述插接部的两所述平面部能够分别与对应所述插槽的两所述槽侧壁沿周向接触。

可选地，至少一个所述齿轮的所述插孔包括小径孔段和大径孔段，所述插槽设置于所述小径孔段。

可选地，所述调心轴组件与两所述齿轮中的至少一者在轴向上限位连接。

可选地，还包括卡接件，至少一个所述齿轮的插孔的内壁沿轴向间隔设置有两个卡槽，两所述卡槽内均设置有所述卡接件，装配于同一所述齿轮的两所述卡接件与所述插接部形成轴向上的限位连接。

可选地，两所述齿轮的径向尺寸不同。

可选地，两所述齿轮中径向尺寸较大的一者为大齿轮，所述大齿轮包括轮毂部、外齿部以及连接二者的筋条部。

本发明还提供一种变速装置，所述变速装置包括上述的浮动轮组。

本发明还提供一种风力发电机组，包括叶片、轮毂和传动机构，所述传动机构包括上述的变速装置。

附图说明

图1为本发明所提供浮动轮组的立体图；

图2为图1的剖视图；

图3为图1的分解视图，体现了一种具体的调心轴组件；

图4为图3中轴体和插柱的连接结构图；

图5为图3中衬套的结构示意图；

图6为大齿轮的立体图；

图7为图6的剖面图；

图8为小齿轮的立体图；

图9为浮动原理图；

图10为另一种具体的调心轴组件的分解视图；

图11为分体式衬套的结构示意图。

图1-图11中的附图标记说明如下：

1调心轴组件、11轴体、12插接部、121插柱、121a第一顶面部、121b外周面部、122衬套、122a分体、122b平面部、122c第二顶面部、122d内周面部；

2小齿轮；

3大齿轮、3a轮毂部、3b外齿部、3c筋条部、31插孔、311小径孔段、311a插槽、311a-1槽侧壁、312大径孔段、313卡槽。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本文中所述“若干”是指数量不确定的多个，通常为两个以上；且当采用“若干”表示某几个部件的数量时，并不表示这些部件在数量上的相互关系。

本文中所述“第一”、“第二”等词，仅是为了便于描述结构和/或功能相同或者相类似的两个以上的结构或者部件，并不表示对于顺序和/或重要性的某种特殊限定。

请参考图1-图11，图1为本发明所提供浮动轮组的立体图；图2为图1的剖视图；图3为图1的分解视图，体现了一种具体的调心轴组件；图4为图3中轴体和插柱的连接结构图；图5为图3中衬套的结构示意图；图6为大齿轮的立体图；图7为图6的剖面图；图8为小齿轮的立体图；图9为浮动原理图；图10为另一种具体的调心轴组件的分解视图；图11为分体式衬套的结构示意图。

如图1和图2所示，本发明提供一种浮动轮组，包括调心轴组件1和两个齿轮，调心轴组件1的轴向两端部分别插接于两齿轮，且调心轴组件1与两齿轮在周向上均限位连接，以使得两个齿轮可以通过调心轴组件1传递扭矩。

本发明实施例中调心轴组件1与两个齿轮并未固定连接，该调心轴组件1包括轴体11和调心构件，轴体11可以通过调心构件相对两齿轮沿径向摆动。这样，应用于行星齿轮机构中，两个齿轮可以在径向上相互错位，并且可以呈现为径向上能够相互浮动的连接状态，如此，可以方便地改变扭矩的传递路径，以更好地实现扭矩分配，进而可以提升行星齿轮机构的扭矩密度。

这里，本发明实施例并不限定轴体11和齿轮的连接方式，这具体与调心构件的结构形式存在关联，具体实践中，本领域技术人员可以根据实际需要进行设计，只要能够实现轴体可以相对齿轮进行径向摆动即可。例如，该调心构件可以为万向轴承，轴体11可以安装该万向轴承；或者，该调心构件也可以包括卡座和球头，球头可以在卡座内进行摆动，并且球头可以位于轴体11的端部。

在一种具体的实施例中，如图3-图8所示，两齿轮均可以设置有沿轴向贯通的插孔31，两齿轮的内孔壁均可以设置有沿轴向延伸的插槽311a；调心构件可以为插接部12，插接部12可以位于轴体11的径向外侧；在轴体11的端部插接于相应插孔31时，插接部12可以插装在相应的插槽311a中。

沿轴向延伸的插槽311a包括槽底壁(图中未标注)和两个槽侧壁311a-1，两个槽侧壁311a-1可以沿周向相对设置。在装配完成后，插接部12可以与两个槽侧壁311a-1沿周向相接触，以形成周向上的限位连接。在调心轴组件1转动时，插接部12可以与槽侧壁311a-1相作用，以带动相应的齿轮进行转动，进而可以实现两齿轮之间的扭矩传递。

为降低插接部12与槽侧壁311a-1之间的应力集中，插接部12与两个槽侧壁311a-1相接触的面可以为平面部122b。这样，插接部12与槽侧壁311a-1相接触区域的面积可以较大，能够降低扭矩传递过程中插接部12以及齿轮被损坏的可能性。

在一些实施方式中，插接部12仅包括插柱121，如此，前述的平面部122b设置于插柱121。

在另一些实施方式中，插接部12同时包括插柱121和衬套122，插柱121与轴体11可以为一体成型的一体式结构，以方便制造；或者，插柱121与轴体11也可以分别制造，然后插柱121可以再通过焊接、粘结、螺钉连接等各种连接方式安装于轴体11的外壁面；衬套122可以外套装配于插柱121。这种实施方式下，插接部12可以是通过衬套122与插槽311a的槽侧壁311a-1相接触，能够避免对于插柱121的直接磨损；如此，即便是发生磨损严重的情况，通常也只是衬套122的磨损较为严重，只需要更换衬套122即可，而无需对调心轴组件1进行整体更换，更换的成本可以较低。

具体实践中，还可以对衬套122的材料进行选择，以使得衬套122的耐磨性能小于插柱121和齿轮。这样，可以通过衬套122的磨损来减少对于插柱121和齿轮的磨损。

下面以插接部12包括插柱121和衬套122的实施方式作为示例，如图5所示，此时，前述的平面部122b可以设置于衬套122，且平面部122b的数量可以为两个，两平面部122b可以沿轴体11的周向相对设置，以便分别和两个槽侧壁311a-1相接触，进而传递扭转力。

衬套122的外周壁中，除了上述的两个平面部122b之外，还存在连接两平面部122b的两个面部，这两个面部的具体结构形式在此可以不作限定，具体实施时，本领域技术人员可以根据实际需要进行确定。在附图的实施方式中，如图5所示，连接两平面部122b的面部也为平面，此时，衬套122的外壁面垂直于轴向的截面可以为矩形或者平行四边形。事实上，连接两平面部122b的面部也可以为弧形面部或者其他形状的曲面部，这并不影响衬套122的核心功能实现。

插柱121的外壁面与衬套122的内壁面相接触，以便轴体11通过插柱121向衬套122传递扭转力。这里，本发明实施例并不限定插柱121外壁面、衬套122内壁面的结构形状，具体实践中，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，只要能够满足使用的要求即可。一般而言，插柱121外壁面垂直于轴向的截面和衬套122内壁面垂直于轴向的截面可以是相匹配的，即二者的形状可以是基本一致的，这样，更有利于插柱121外壁面和衬套122内壁面的良好接触；当然，在实际制作过程中，也允许二者形状不匹配的情况，这种不匹配包括因制造精度、公差等造成的微小不匹配，也包括刻意设置的形状差异，如插柱121外壁面垂直于轴向的截面为圆形、而衬套122内壁面垂直于轴向的截面为方形。在装配完成后，插柱121可以相对衬套122在一定的角度范围内进行摆动，这样，轴体11相对齿轮的摆动方向包括环绕插柱121中轴线的方向。

为便于描述，可以将插柱121的外壁面称之为外周面部121b，并可以将衬套122的内壁面称之为内周面部122d。

在一种实施方式中，如图3-图5所示，外周面部121b的垂直于轴向的截面可以为圆形，内周面部122d的垂直于轴向的截面也可以为圆形。此种实施方式下，轴体11在通过插柱121、衬套122插接在相应的插槽内时，轴体11可以容易地相对衬套122进行摆动。

参照图10所示，在另一种实施方式中，外周面部121b的垂直于轴向的截面可以包括至少两条曲率不同的线段，内周面部122d的垂直于轴向的截面也可以包括至少两条曲率不同的线段。此种实施方式下，受外周面部121b和内周面部122d的相互掣肘，轴体11相对衬套122进行摆动的自由度较小；但是，在这种实施方式中，外周面部121b和内周面部122d相接触的区域可以增多，能够减少二者之间的应力集中。

在后者的实施方式中，外周面部121b、内周面部122d的结构形状可以是多样的，例如，二者垂直于轴向的截面可以为方形、椭圆形或者其他的异形。在图10所示出的方案中，外周面部121b即是由两个曲面和两个平面所构成。

在本申请提供的浮动轮组的一个实施方式中，设置于轴体11的两个端部的插柱的外周面部121b均为圆形(参照图4所示)，或者均为椭圆形。在另一实施方式中，设置于轴体11的一个端部的插柱的外周面部121b的外周面部为圆形，另一端部的插柱的外周面部为椭圆形(参照图10所示)。

衬套122可以为一体式结构。

或者，衬套122也可以为分体式结构，此时，衬套122可以包括若干分体122a，各分体122a可以环绕插柱121分布。分体122a的数量在此不作限定，具体实践中，本领域技术人员可以根据实际需要进行调整，只要能够满足使用的要求即可。在图11的实施方式中，分体122a的数量可以为两个，两分体122a可以沿轴体11的周向相对设置，这样，衬套122在插槽311a内装配时，即便不设置其他的固定结构件，衬套122也不易出现脱落。

插接部12背离轴体11的一面可以为球形面，这样，可以方便轴体11在插接部12的中轴线(也即插柱121中轴线)所在平面内进行径向摆动。该球形面具体可以是由插柱121的第一顶面部121a和衬套122的第二顶面部122c构成，也即是说，第一顶面部121a、第二顶面部122c均可以是球形面。该球形面与槽底壁可以相抵接形成线接触或点接触，也可以间隙配合。

当然，上述插接部12背离轴体11的一面可以为球形面的实施方式，仅仅是实现轴体与齿轮在径向方向上摆动的示例。本申请还可以通过插接部12背离轴体11的一面并非球形面的方式，来实现轴体11在插接部12的中轴线所在平面内相对齿轮进行径向摆动。此时，该非球形面与槽底壁可以至少部分间隙配合，以避免对轴体11的摆动造成干涉。

轴体11的两个端部中，每一个端部均可以设置有一个或者两个的插接部12。在附图的实施方式中，轴体11的每一个端部均可以设置有两个插接部12，两个插接部12可以插接装配在两个插槽311a中，这样，更利于调心轴组件1和齿轮之间扭矩传递的稳定性。

以轴体11的每个端部均设置有两个插接部12为例，同一端部的两插接部12可以是同轴设置，以在该端部形成插接轴线。轴体11的中轴线可以称之为主轴线，该插接轴线可以与主轴线垂直相交。这样，轴体11可以是在插接轴线和主轴线所组合形成的平面内进行径向摆动。

为便于区分，如图4所示，可以将轴体11两端的插接轴线分别称之为第一插接轴线和第二插接轴线，第一插接轴线和第二插接轴线可以呈夹角设置。这样，轴体11能够在两个不同平面(第一插接轴线和主轴线所形成的平面、第二插接轴线和主轴线所形成平面)内进行摆动，摆动的方向可以更多，相应地，两个齿轮沿径向浮动的方向也可以更多。

第一插接轴线和第二插接轴线之间的夹角在此不作限定，作为一种示例性的说明，第一插接轴线和第二插接轴线可以相垂直。

齿轮的插孔31可以为等径孔，然后在该等径孔的内孔壁设置前述的插槽311a，轴体11的外壁面与插孔31的内壁面可以间隙配合或过渡配合，以便适应轴体11的径向摆动。或者，至少一个齿轮的插孔31可以为非等径孔，其可以包括小径孔段311和大径孔段312，插槽311a可以设置于小径孔段311；这样，齿轮的重量可以较轻，有利于整个行星齿轮机构的轻量化设计；轴体11的外壁面与小径孔段311的内壁面可以间隙配合或过渡配合，以便适应轴体11的径向摆动。

两齿轮中的至少一者与调心轴组件1之间还可以存在轴向上的限位连接，以避免调心轴组件1和齿轮的脱离，进而可以方便浮动齿轮组的整体装配。当然，具体实践中，也可以是依靠行星齿轮机构中的其他结构件来保证两齿轮和调心轴组件1的轴向装配位置，这样的话，齿轮和调心轴组件1可以不设置轴向限位连接结构。具体到本发明实施例中，是以前者的方式作为示例对浮动齿轮组的结构进行说明。

以设置在小径孔段311的插槽311a为例，插槽311a可以沿轴向贯穿小径孔段311，这种方案可以参见图6。或者，插槽311a也可以在轴向上未贯穿小径孔段311，此时，该插槽311a的内壁面还可以包括轴向端壁，该轴向端壁可以与插接部12相配合，以对调心轴组件1一个方向上的轴向装配位置进行限定；这样，可以减少轴向限位件的设置数量。

参照图7所示，在附图的实施方式中，插槽311a均为贯通式设计，此时，本申请所提供的浮动轮组还可以包括卡接件(图中未示出)。如图7所示，一个齿轮的内孔壁可以沿轴向间隔设置有两个卡槽313，两卡槽313内均可以设置有卡接件，装配于同一齿轮的两卡接件与插接部12形成轴向上的限位连接，以建立轴体11与齿轮之间的装配连接关系。

两个齿轮均可以设置有上述的卡槽313，或者，也可以仅一个齿轮设置有上述的卡槽313。

在具体应用中，两齿轮的径向尺寸是不同的。为便于描述，可以将两个齿轮分别称之为小齿轮2和大齿轮3。大齿轮3由于径向尺寸较大，其可以包括轮毂部3a、外齿部3b以及连接二者的筋条部3c，轮毂部3a可以用于连接轴承，以限定大齿轮3的轴向装配位置，筋条部3c则可用于提高连接强度。

结合图9，本发明实施例所提供浮动轮组中，通过调心轴组件1的作用，两个齿轮可以在径向上相互错位。这样，齿轮受到切向力时，两个齿轮就可以产生径向摆动，摆动角度θ取决于摆动量d和插接部12的轴向跨度d，三者之间的关系如下：tanθ＝d/L。

本发明实施例还提供一种变速装置，该变速装置包括上述的浮动轮组。例如该变速装置具有行星轮系，此时的行星轮系包括上述的浮动轮组，由于上述的浮动轮组已经具备如上的技术效果，那么，具有该浮动轮组的变速装置亦当具备相类似的技术效果，在此不做赘述。

进一步地，本发明实施例还提供一种风力发电机组，包括叶片、轮毂和传动机构，轮毂与该传动机构可以相连，该传动机构包括上述的变速装置。也就是说，该变速装置可以应用在风力发电机组中，当然，该变速装置的应用范围并不局限于风力发电机组，其可以应用在任何需要传动机构的场景中。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种浮动轮组，其特征在于，包括调心轴组件(1)和两个齿轮，所述调心轴组件(1)的轴向两端部分别插接于两所述齿轮，所述调心轴组件(1)包括轴体(11)和调心构件，所述轴体(11)通过所述调心构件与两所述齿轮在周向上限位连接，且所述轴体(11)通过所述调心构件相对两所述齿轮进行径向摆动。

2.根据权利要求1所述浮动轮组，其特征在于，两所述齿轮均设置有沿轴向贯通的插孔(31)，至少一个所述齿轮的插孔的内壁设置有沿轴向延伸的插槽(311a)；所述调心构件为对应所述插槽设置的插接部(12)，所述插接部(12)位于所述轴体(11)的径向外侧，所述插接部(12)插装于所述插槽(311a)，所述插槽(31)具有槽底壁，所述插接部(12)背离所述轴体(11)的一面与所述槽底壁至少部分间隙配合，且所述轴体(11)能够通过所述插接部(12)沿径向相对所述齿轮进行偏转。

3.根据权利要求2所述浮动轮组，其特征在于，所述轴体(11)的两个端部均设置有两个所述插接部(12)，位于同一端部的两所述插接部(12)同轴设置，位于同一端部的两所述插接部(12)的中轴线为插接轴线，所述轴体(11)的中轴线为主轴线，所述插接轴线与所述主轴线垂直相交，不同端部的两所述插接轴线呈夹角设置，两所述插接轴线分别和所述主轴线形成所述轴体(11)的摆动平面。

4.根据权利要求3所述浮动轮组，其特征在于，所述插接部(12)背离所述轴体(11)的一面为球形面，所述球形面与所述槽底壁相抵接、或者在径向上间隙配合。

5.根据权利要求2所述浮动轮组，其特征在于，所述插接部(12)包括插柱(121)和衬套(122)，所述插柱(121)与所述轴体(11)为一体式结构，或者，所述插柱(121)安装于所述轴体(11)的外壁面，所述衬套(122)外套装配于所述插柱(121)。

6.根据权利要求5所述浮动轮组，其特征在于，所述衬套(122)与所述插柱(121)转动装配。

7.根据权利要求6所述浮动轮组，其特征在于，所述衬套(122)包括若干分体(122a)，各所述分体(122a)环绕所述插柱(121)分布。

8.根据权利要求6所述浮动轮组，其特征在于，所述轴体(11)的至少一个端部设置的所述插柱(121)的外壁面的垂直于轴向的截面为圆形，所述衬套(122)的内壁面的垂直于轴向的截面也为圆形；和/或，

所述轴体(11)的至少一个端部设置的所述插柱(121)的外壁面的垂直于轴向的截面包括至少两条曲率不同的线段，所述衬套(122)的内壁面与所述插柱的外壁面(121)套接配合。

9.根据权利要求2所述浮动轮组，其特征在于，所述插接部(12)的外壁面包括相对设置的两个平面部(122b)，所述插槽(311a)的内壁面包括相对设置的两个槽侧壁(311a-1)，所述插接部(12)的两所述平面部(122b)能够分别与对应所述插槽(311a)的两所述槽侧壁(311a-1)沿周向接触。

10.根据权利要求2至9任一所述浮动轮组，其特征在于，至少一个所述齿轮的所述插孔(31)包括小径孔段(311)和大径孔段(312)，所述插槽(311a)设置于所述小径孔段(311)。

11.根据权利要求2至9任一所述浮动轮组，其特征在于，所述调心轴组件(1)与两所述齿轮中的至少一者在轴向上限位连接。

12.根据权利要求11所述浮动轮组，其特征在于，还包括卡接件，至少一个所述齿轮的插孔的内壁沿轴向间隔设置有两个卡槽(313)，两所述卡槽(313)内均设置有所述卡接件，装配于同一所述齿轮的两所述卡接件与所述插接部(12)形成轴向上的限位连接。

13.根据权利要求1至9任一所述浮动轮组，其特征在于，两所述齿轮的径向尺寸不同。

14.根据权利要求13所述浮动轮组，其特征在于，两所述齿轮中径向尺寸较大的一者为大齿轮(3)，所述大齿轮(3)包括轮毂部(3a)、外齿部(3b)以及连接二者的筋条部(3c)。

15.一种变速装置，其特征在于，所述变速装置包括如权利要求1-14中任一项所述的浮动轮组。

16.一种风力发电机组，包括叶片、轮毂和传动机构，其特征在于，所述传动机构包括如权利要求15所述变速装置。