周转传动装置

摘要

本申请公开了一种周转传动装置(1)，具有：太阳齿轮(2)，围绕传动轴线(3)转动；行星架(17)，设置有沿着各自的支撑轴线(24)延伸的多个凸榫(23)；以及多个行星齿轮(12)，与太阳齿轮(2)啮合并且由凸榫(23)支撑。通过轴承(29)的插入，周转传动装置允许行星齿轮(12)围绕各自的平行于传动轴线(3)的转动轴线(14)转动；轴承的内环通过由围绕铰链轴线(34)铰接的柱形铰链(32)所限定的接合装置而以旋转的方式耦接于凸榫，所述铰链轴线相对于凸榫(23)固定、并且位于与传动轴线(3)和转动轴线(24)正交的平面上。

权利要求

1.一种周转传动装置，包括：

太阳齿轮(2)，所述太阳齿轮围绕传动轴线(3)转动；

行星架(17)，所述行星架包括多个凸榫(23)，所述凸榫沿各自的支撑轴线(24)延伸；

多个行星齿轮(12)，所述行星齿轮与所述太阳齿轮(2)啮合并且由所述凸榫(23)支撑；

多个轴承(29)，用于将所述行星齿轮(12)耦接于所述凸榫(23)，并且允许所述行星齿轮(21)围绕各自的转动轴线(14)转动，所述转动轴线平行于所述传动轴线(3)；所述轴承(29)包括各自的内环(31)；

接合装置，用于将所述内环(31)以旋转的方式耦接于所述凸榫(23)；

其特征在于，所述接合装置由柱形铰链(32)限定，所述柱形铰链围绕铰链轴线(34)将所述内环(31)铰接于所述凸榫(23)，所述铰链轴线相对于所述凸榫(23)固定并且位于与所述传动轴线(3)和所述转动轴线(14)正交的平面上。

2.根据权利要求1所述的周转传动装置，其特征在于，所述铰链轴线(34)沿所述转动轴线(14)相对于由所述行星齿轮(12)的齿限定的啮合区域的宽度布置在中心位置中。

3.根据权利要求1所述的周转传动装置，其特征在于，所述行星架(17)是围绕所述传动轴线(3)转动的，并且，每个所述铰链轴线(34)相对于相应的方向(65)倾斜，所述相应的方向位于所述平面上、并且相对于所述转动轴线(14)和所述传动轴线(3)是径向的。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的周转传动装置，其特征在于，所述柱形铰链(32)包括：各自的支撑体(35)，所述支撑体是管状的，以具有间隙的方式围绕所述凸榫(23)装配，并且相对于所述内环(31)固定；以及各自的铰链销(33)，所述铰链销沿所述铰链轴线(34)从所述凸榫(23)突出，并且与所述支撑体(35)的各自的座(42)接合。

5.根据权利要求4所述的周转传动装置，其特征在于，所述铰链销(33)与所述凸榫(23)隔开，并且与形成在所述凸榫(23)中的各自的孔接合。

6.根据权利要求4所述的周转传动装置，其特征在于，所述支撑体(35)是不同于所述内环(31)的管状体。

7.根据权利要求4所述的周转传动装置，其特征在于，所述柱形铰链(32)包括围绕所述铰链销(33)装配的各自的套管(44、48)。

8.根据权利要求5所述的周转传动装置，其特征在于：

所述柱形铰链(32)包括围绕所述铰链销(33)装配的各自的套管(44、48)，并且每个所述柱形铰链(32)均包括一对套管(48)，所述一对套管被布置在相应的凸榫(23)与相应的铰链销(33)的中间部分(45)之间、所述一对套管是同轴的且沿所述铰链轴线(34)彼此隔开、并且在它们之间限定环形润滑通道(49)。

9.根据权利要求4所述的周转传动装置，其特征在于，所述柱形铰链(32)包括各自的间隔部，所述间隔部沿所述铰链轴线(34)介于所述支撑体(35)与所述凸榫(23)之间。

说明书

周转传动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种周转传动装置。

背景技术

[0002] 如所已知的，周转传动装置包括太阳齿轮、环形齿轮以及多个行星齿轮，行星齿轮介于太阳齿轮与环形齿轮之间并由行星架支撑。这种类型的传动装置能够在以不同速度转动的同心轴之间传递运动，并且在提供这种功能方面是非常有效的，同时保持较小的重量和成本。周转传动装置也广泛应用于航空引擎中，例如用来将运动传递给涡轮风扇引擎中的风扇。

[0003] 在大多数应用中，行星架是不对称类型的，即，包括两个基本上板状的元件，所述板状元件布置在与行星齿轮轴向地相对的部分上、并且通过多个横杆或凸榫(tenon)而固定于彼此。如果行星架固定，则所述两个板状元件中的一个进而被整体地连接于支撑结构。

[0004] 每个行星齿轮均通过各自的支撑销耦接于行星架，所述支撑销的相对两端插入并锁定在板状元件中。特别地，行星齿轮通过滑动轴承或滚动轴承(例如滚柱类型的滚动轴承)而耦接于这种支撑销的中间部分。

[0005] 在传动装置的操作期间，由行星齿轮传递到相应支撑销的力通常使行星架变形，并因此易于导致所述两个板状元件相对于彼此位移。凸榫和支撑销两者均由于这种位移而变形。特别地，支撑销轴线从与闲置状态相符合的怠速操作状态到达实际操作状态，在所述闲置状态中，销轴线本身平行于太阳齿轮的轴线以及环形齿轮的轴线，在所述实际操作状态中，销轴线倾斜了一非零的角度，该角度可根据所传输的力的实体以及因而根据行星架的变形而改变。

[0006] 相对于环形齿轮的轴线和太阳齿轮的轴线的平行度的状态，支撑销轴线的这种旋转(swiveling)、以及因而各行星齿轮的转动轴线的这种旋转在行星齿轮的齿与太阳齿轮的齿及环形齿轮的齿的啮合区域中产生接触压力的分布上的均匀性不足。因此，会发生传动装置的一般故障以及部件的快速磨损，所述部件在传动装置本身内相接触且相对运动。

[0007] 为了避免这些缺点，在一些已知的解决方案中，为每个行星齿轮提供球形接合部，所述球形接合部将轴承的内圈与支撑销相耦接、并且倾向于补偿行星齿轮的转动轴线和支撑销本身的轴线之间的旋转差异。

[0008] 但是，这类解决方案并不令人满意，因为至少在一些操作状态中，轴承的内圈相对于支撑销围绕支撑销的轴线转动。适当的方式是锁定这种相对转动，以防止轴承的功能损失，即，防止在其滚动时支撑行星齿轮的功能损失。这种功能可替代地由另一部件(即球形接合部)执行，所述另一部件的尺寸仅允许行星齿轮与啮合区域的自对准。

[0009] 可采用技术装置，以便在不损失由球形接合部执行的自对准功能的同时锁定轴承的内圈相对于球形接合部的相对转动，但是，这些技术装置易于过早地磨损且因此是不可靠的，并且尤其是增加了传动装置的复杂性。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供一种周转传动装置，所述周转传动装置具有用于每个行星齿轮的各自的接合部，该周转传动装置允许以简单和具有成本效益的方式解决所述的问题，且优选地，如果行星架是转动的而非固定类型的，则该周转传动装置能够以最佳的方式支持离心惯性作用。

[0011] 根据本发明，提供了一种周转传动装置，该传动装置包括：

[0012] -太阳齿轮，围绕传动轴线转动；

[0013] -行星架，包括多个凸榫，所述多个凸榫沿各自的支撑轴线延伸；

[0014] -多个行星齿轮，啮合所述太阳齿轮并且由所述凸榫支撑；

[0015] -多个轴承，用于将所述行星齿轮耦接于所述凸榫，并且允许所述行星齿轮围绕各自的平行于所述传动轴线的转动轴线转动；所述轴承包括各自的内环；

[0016] -接合装置，用于将所述内环以旋转的方式耦接于所述凸榫；

[0017] 其中，所述接合装置由柱形铰链限定，柱形铰链围绕铰链轴线将所述内环铰接于所述凸榫，所述铰链轴线相对于所述凸榫固定并且位于与所述传动轴线和所述转动轴线正交的平面上。

附图说明

[0018] 现在，将参照附图描述本发明，附图示出了本发明的非限制性实施例，在附图中：

[0019] 图1是根据本发明的周转传动装置的优选实施例的后视图；

[0020] 图2是沿图1的子午截面II-II所截取的截面；

[0021] 图3是沿图1的截面III-III所截取的截面；以及

[0022] 图4示出了图1中的传动装置的细节的透视图，其中为了清楚起见而移除了一些部件。

具体实施方式

[0023] 参照图1和2，参考标号1表示周转传动装置，特别是用于航空应用的周转传动装置，该周转传动装置包括太阳齿轮2，该太阳齿轮围绕轴线3转动、并且以成角度地固定的方式被连接于传动轴5。

[0024] 传动装置1还包括多个行星齿轮12，行星齿轮与太阳齿轮2啮合、并且围绕各自的轴线14(图2中仅示出其中一个轴线)转动。轴线14平行且相对于轴线3偏心，特别地，轴线14围绕轴线3彼此等角度地间隔开。优选地，传动装置1具有与轴线14中的每一个同轴的一对行星齿轮12。

[0025] 行星齿轮12径向地向外与环形齿轮15啮合，所述环形齿轮以成角度地固定的方式连接于传动轴16，该传动轴沿轴线3与轴5同轴、并且相对于轴5设置在轴向地相对的部分上。行星齿轮12由行星架17支撑，所述行星架优选围绕轴线3转动、并且例如以成角度地固定的方式连接于传动构件18。

[0026] 传动构件18与轴5、16同轴，并且在示出的该具体实例中，该传动构件由钟形本体限定，所述钟形本体是轴向地中空的、并且通过滚动轴承20耦接于轴16的一部分。

[0027] 根据一些变型(未示出)，轴5、16、18的相对布置可根据传动装置1的特定应用而不同，例如，行星架17的轴可布置在与轴5相同的侧部上。能不同

[0028] 再次参照图2，行星架17由包括环形部分21的结构限定，所述环形部分与太阳齿轮2同轴、基本上为板状、轴向地面向行星齿轮12和环形齿轮15、并且与轴5和太阳齿轮2间隔开。特别地，环形部分21具有外凸缘22，该外凸缘围绕环形齿轮15布置、并且固定于钟形主体18的相应凸缘。

[0029] 另外，行星架17包括多个销或凸榫23(图2中仅示出其中之一)。凸榫23沿各自的轴线24从环形部分21延伸，轴线24在闲置状态下与轴线14重合。

[0030] 行星架17还包括多个中空部分26(图2中仅示出其中之一)。部分26从环形部分21在平行于轴线14的方向上、且在围绕轴线3与凸榫23的角度位置相交替的角度位置中悬突地延伸。优选地，部分26还与环形部分21制成一体。在与环形部分21轴向地相对的侧部上，行星架17还包括环形板28，该环形板固定于凸榫23的轴向端部以及部分26的轴向端部。

[0031] 部分26具有加强功能，以便限制凸榫23的张力，并且根据一些变型(未示出)，部分26可省略。

[0032] 凸榫23优选地与环形部分21制成一体，并且凸榫通过各自的轴承29(优选地但非唯一地，所述轴承是球面滚柱类型的滚动轴承)支撑行星齿轮12。

[0033] 轴承29包括各自的相对于行星齿轮12的齿固定的外座圈或外环30。优选地，每个行星齿轮12和各自轴承29的座圈30构成单个本体。

[0034] 轴承29还包括各自的内座圈或内环31，所述内座圈通过各自的接合装置32耦接于凸榫23。如图3中所示，根据本发明，接合装置32由柱形铰链限定，每个铰链均具有沿铰链轴线34延伸的铰链销33，所述铰链轴线相对于相应的凸榫23固定且位于与轴线3和24正交的平面上。通过铰链销33，内圈31、以及进而轴线14可通过响应施加于传动装置1的齿轮的应力自动地围绕轴线34转动而相对于凸榫23和轴线24旋转，以便使所述应力均匀。在下文描述中将参照单个装置32进行描述，可以理解，其他装置32是相同的。

[0035] 装置32包括管状支撑体35，该管状支撑体以具有间隙的方式由凸榫23接合，并且该管状支撑体围绕轴线34铰接于凸榫23。特别地，支撑体35具有孔42，该孔沿轴线34延伸、并且由两个铰链座构成，所述两个铰链座是沿直径相对的、并且由铰链销33的柱形端39接合(优选地通过插入套管44而接合)。

[0036] 支撑体35具有外侧表面36，两个轴承29的内环31装配在该外侧表面上的固定位置中。这两个内环31沿轴线14并排地布置、但是轴向地隔开距离和/或成形为在这两个内环之间限定环形润滑通道37，该环形润滑通道由表面36以及由轴向地限定端部39的两个面38径向向内地界定。

[0037] 优选地，铰链销33为不同于凸榫23的一体件，并且包括与孔46接合的中间部分45，所述孔沿轴线34以贯穿的方式延伸通过凸榫23本身。

[0038] 中间部分45的外柱形表面耦接于孔46的内表面，优选地通过两个套管48耦接，所述两个套管彼此同轴且沿轴线34彼此隔开距离，以便在所述两个套管之间限定环形润滑通道49。在径向上，通道49由孔46的内表面以及由中间部分45的柱形外表面界定。

[0039] 对于每个端部39，装置32包括至少一个间隔环58，间隔环装配在端部39本身上、布置在孔46的出口处、并且介于支撑体35的内表面59与凸榫23的外侧表面60之间。以这种方式，间隔环58确保了表面59、60之间的正确间隙。

[0040] 优选地，在每个端部39处，存在两个间隔部58，一个间隔部由与套管48的端边缘整体形成的外凸缘限定，另一个间隔部由与套管44的端边缘整体形成的外凸缘限定。有利地，制成套管44、48及其凸缘58的材料是这样的，即，用于减小支撑体35、铰链销33与凸榫23之间围绕轴线34的转动摩擦。

[0041] 铰链销33具有至少一个内部通路62，内部通路从中间部分45的外柱形表面开始、并且终止于面38处，从而使通道49与通道37连通。特别地，通道49通过形成在凸榫23内的至少一个通路64(未详细描述)接收润滑油。

[0042] 如上所述，所示出的实例是指这样的情况，即，在该情况中，行星架17是转动的。有利地，在这种情况中，铰链销33的轴线34相对于方向65(图1)倾斜，方向65与轴线34共面、并且相对于轴24和3是径向的。

[0043] 由轴线34相对于方向65所形成的角度在设计步骤中被确立为使得在铰链销33上释放的合力F相对于轴线34是径向地指向的、并且因此正交于端部39的外柱形表面。如所已知的，合力F是由于以下的组合而形成的，所述组合包括：由环形齿轮15以及由太阳齿轮2传递到行星齿轮12的齿的啮合载荷(所述啮合载荷是切向的，因此与方向65正交)；由于行星齿轮12的离心惯性作用产生的力(该力是径向地向外指向的，即，沿方向65)。通过在设计时在给定的转速(例如在全速状态中)计算这些力，可以识别合力F的方向和感知，并且因而使轴线34旋转以满足上述的垂直度要求。

[0044] 如果行星架17是固定的，则由于行星齿轮12的离心惯性作用产生的力为零，从而合力F与轴线3相切，并且轴线34与方向65一致。

[0045] 根据一变型(未示出)，装置32也适用于每个凸榫23支撑单个行星齿轮12的解决方案。

[0046] 无论安装在每个凸榫23上的行星齿轮12的数量为多少，铰链销33优选地均位于这样的位置中，即，该位置沿轴线24相对于太阳齿轮2与行星齿轮12之间的齿的啮合区域的宽度位于中心，并且因此，这种啮合区域相对于轴线34对称。铰链销33的这种轴向位置防止安装在每个凸榫23上的行星齿轮12上发生倾翻力矩。

[0047] 在组装的步骤中，在已将支撑体35装配在凸榫23上之后，将铰链销33像“活塞销(wrist pin，肘销)”一样沿轴线34插入套管44、48中。在这种插入之后，将轴承29连同行星齿轮12一起装配并固定在表面36上。

[0048] 根据一变型(未示出且不太便利)，端部39可与凸榫23制成一体，并且支撑体35可制成为一个或多个零件，所述一个或多个零件在装置32的组装步骤期间彼此组装在一起、以限定支撑体35与端部39之间的柱形铰链。

[0049] 从上面所述，可明白的是，在任何负载状态下和/或无论几何误差(由不可避免的加工公差造成的)为多少，通过柱形铰链32在行星架17与行星齿轮12之间实现的具体连接都允许保持行星齿轮12的齿与太阳齿轮2齿及环形齿轮15的齿之间的正确对准。

[0050] 事实上，在操作状态下，凸榫23易于在负载下主要在切向方向上变形，但是这种变形不会导致行星齿轮12的轴线14的任何不对准(这与现有技术中无接合部的解决方案中所发生的情况不同)，因为装置32允许通过轴线14和24之间的不同旋转而实现自动适应。

[0051] 通过这种自动适应，每个行星齿轮12的齿与太阳齿轮2的齿及环形齿轮15的齿之间的接触压力的分布不会产生不均匀，因此装置32确保了传动装置1的更好的整体可靠性和/或将齿轮的尺寸设计得适用于不那么严格的阈值要求的可能性，从而减少了传动装置1的尺寸和/或重量。

[0052] 相对于具有球形接合部的已知解决方案，柱形铰链的端部39将内环31保持在围绕轴线24相对于凸榫23的一固定角度位置中，而无需其它附加的角度锁定部件。

[0053] 此外，套管44、48的存在一方面允许减少铰链销33与凸榫23之间的耦接区域中的摩擦、另一方面允许限定通道49，该通道允许容易地润滑耦合区域。此外，内部通路62能够以相对简单的方式将润滑油朝向支撑体35的外部传输，以便能润滑轴承29，无需在支撑体中具有润滑孔。

[0054] 进而明白显的是，所要求保护的解决方案具有相对较少数量的部件，相对紧凑，并且允许以相对简单、快速的方式装配装置32的部件。

[0055] 此外，在转动行星架17的情况下，通过在设计步骤中相对于方向65适当地改变轴线34，可能实现的是，在给定的转速下，合力F垂直于铰链销33的端部39的外柱形表面：在实践中，该旋转允许不根据轴线34在表面59和60之间传递荷载。

[0056] 从上面所述，明白的是，可在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下对传动装置1进行改变和变型。

[0057] 例如，周转传动装置可在结构上和/或在功能上不同于通过举例描述和示出的传动装置1。

[0058] 如上所述，每个凸榫23可支撑单个轴承29和/或单个行星齿轮12；并且/或者支撑体35和轴承29的内座圈31可形成单个部件而不是作为彼此固定的独立零件。

[0059] 作为在外座圈30与内座圈31之间具有滚动体的替代方案，轴承29可为滑动类型的。