CN109477556B - 带有叠加式传动机构的驱动设施 - Google Patents

Abstract

驱动设施包括：带有行星齿轮传动装置(6)的叠加式传动机构(18)、与叠加式传动机构的输入轴(4)连接的主驱动机(1)、通过各一个传动连接与行星齿轮传动装置(6)连接的两个辅助驱动器(3.1、3.2)、叠加式传动机构的能与作业机械(2)连接的输出轴(11)，其中，行星齿轮传动装置(6)具有齿圈(6.1)、太阳轮(6.2)、行星架(7)和多个行星轮(6.3)，其中，辅助驱动器(3.1、3.2)的传动连接分别经由带有各自的一个分级的中间轮(10.1、10.2)的轮链(9.1、10.1、9.2、10.2)来实现。

Description

带有叠加式传动机构的驱动设施

技术领域

本发明涉及一种驱动设施，其包括：带有行星齿轮传动装置的叠加式传动机构、与叠加式传动机构的输入轴连接的主驱动机、通过各自的一个传动连接与行星齿轮传动装置连接的两个辅助驱动器、叠加式传动机构的能与作业机械连接的输出轴，其中，行星齿轮传动装置具有齿圈、太阳轮、行星架和多个行星轮。

背景技术

在叠加式传动机构中，行星齿轮传动装置的至少两个轴通常通过彼此独立的驱动器如下地受驱动，使得在另一个轴，即输出轴上的转速相加或相减。若其中一个驱动器是可调节的，那么因此可以实现针对输出轴的无级的转速调节。在当前情况下驱动两个轴，其中，一个轴由主驱动机驱动并且一个轴由两个可调节转速的辅助驱动器驱动。在第三个轴即输出轴上则连接着作业机械。

由现有技术已知带有叠加式传动机构的驱动设施，在叠加式传动机构中，主驱动机通过输入轴驱动行星齿轮传动装置的齿圈并且可调节的辅助驱动器通过传动级驱动行星架，而作业机械则通过输出轴与太阳轮连接。通过这种驱动设施可以在恒定运转的主驱动机的情况下于相当大的转速范围内无级地调整出输出轴的转速。

此外，能以下列方式无负荷地拖曳主驱动机，即，辅助驱动器在升速时分别记住主驱动机的转速。仅当主驱动机在额定转速附近并且因此可以施加高扭矩时，才以下列方式缓慢地对负荷加速，即，减少通过辅助驱动器对转速的补偿。

例如在文献DE 102015107934A1中示出了带有两个辅助驱动器的具体的实施方案。在此，现在如在带有行星齿轮传动装置的设施中那样，到目前为止普遍的是，将主驱动机的驱动轴设计成在轴向与输出轴齐平。

这种驱动设施尤其被用于驱动例如使用在石油和天然气工业或火力发电厂的具有大功率的泵、压气机或压缩机中。在此，视应用和特殊情况而定，针对期望的传动比和所需的调节范围产生了极为不同的要求。针对相应的设计，叠加式传动机构的圆柱齿轮在直径方面与特殊情况相匹配，其中，辅助驱动器通过所述圆柱齿轮接入。这种应用特定的设计极为耗费并且引起了高昂的成本，因为必须对传动装置进行相应的修正。

发明内容

现在，本发明所要解决的技术问题是，找出一种针对驱动设施的更好的解决方案，从而在特殊情况下能更为简单且更为利于成本地设计并且匹配于关于转速比和调节范围的要求。尤其应当为了在现有设备中加装而能以尽可能低的成本实现改善效率的转速调节。

该技术问题通过按照本发明所述的驱动设施解决。按本发明的驱动设施在此被这样设计，即，在辅助驱动器和行星齿轮传动装置之间的传动连接分别经由带有各自的一个分级的中间轮的轮链来实现。

分级的中间轮在上下文中指的是带有两个在轴向方向上并排布置的齿部区域的圆柱齿轮，齿部区域分别延伸经过圆周并且分别与不同的、另外的圆柱齿轮嵌接。中间轮备选也可以由两个安放在一个共同的短轴上的圆柱齿轮形成。两个齿部区域或两个圆柱齿轮可以具有相同的直径或优选不同的直径。

在此将传动连接称为轮链，其通过多个、特别是至少两个圆柱齿轮对、即四个圆柱齿轮实现。

通过使用带有至少一个分级的圆柱齿轮的轮链，获得了圆柱齿轮对的平行布置的结构，这与轮链的仅以列方式布置的结构不同，其中，每个圆柱齿轮都安放在自己的轴上。通过平行的结构能够将轴间距和轮直径保持得尽量恒定并且仅在圆柱齿轮对中进行调整，以便能提供任意传动比或减速比。尤其可以因此例如将在辅助驱动轴和输入轴之间的轴间距保持恒定，这使得与期望的传动比无关地始终为叠加式传动机构使用相同的壳体结构。这在驱动设施的结构性设计和制造上提供了巨大的简化和成本优势。其它相应的改良方案以如下方式得出，即，轮直径除了配对以外也能与特殊情况的要求无关地保持相同。

尤为优选的是，主驱动机仅能转速恒定地运行并且辅助驱动器能以转速调节的方式运行。特别是在大驱动功率的情况下能实现更为利于成本的实践方案。大部分驱动功率可以由恒定运行的主驱动机施加。该主驱动机不需要变频器，这节省了投入成本。主驱动机优选被设计成中压马达，亦即带有大于1kV的电压。转速调节通过辅助驱动器完成，辅助驱动器需要较小的功率以及优选被设计成具有小于1kV的电压的低压马达。因此为此所需的变频器更小以及更为利于成本。

此外还有利的是，输入轴与齿圈连接、从动轴与太阳轮连接以及辅助驱动器通过带有恒定的传动比的各自的一个传动连接与行星架连接。这样设计的设施尤为良好地适用于如其例如在快速运转的压缩机或在大型通风器中所要求那样的在从动处的高转速。

针对一种优选的实施方案，行星齿轮传动装置的从动轴同时也是叠加式传动机构的输出轴。当输入轴和输出轴应当同轴布置时，这尤为有利。

在另一种优选的实施方案中，圆柱齿轮级联接到行星齿轮传动装置的从动轴上，叠加式传动机构通过该圆柱齿轮级与输出轴如下地连接，即，在输入轴和输出轴之间存在轴线错开。通过所述轴线错开能使其中一个辅助驱动器布置得更低以及因此第一和第二辅助驱动器沿z方向布置在不同的高度上。尽管设有附加的传动级，但业已表明，用明显更小的结构空间就够用并获得了在与现有的几何形状的边缘条件匹配上的明显更高的灵活性。

对所述设施的重心方位额外有利的是，其中一个辅助驱动器布置得较深。并且按本发明的设施在输入轴和输出轴的方位的情况中还提供了非常多的灵活性，因为现在也可以无需在***的耗费的改建就能替换带有轴线错开的传动调节离合器。在这种所谓的翻新应用中也能更容易地遵循其它几何形状的边缘条件。

两个辅助驱动器优选也安放在主驱动机的侧上。优点在于，在从动侧上在作业机械的区域中不需要另外的空间用于驱动设施。

当例如在主驱动机的侧上无法提供合适的结构空间时，两个辅助驱动器备选地也能够布置在输出轴的侧上，即布置在作业机械的侧上。

为了简化安装和维护，有利的是，壳体设计成能通过接合部分离以及具有壳体盖和壳体下部。此外，两个辅助驱动器可以直接布置在壳体盖上，其中，叠加式传动机构和接合部如下地设计，即，能够连同两个辅助驱动器地拆卸壳体盖，而壳体下部则能够保持与主驱动机、行星齿轮传动装置和从动轴一同装入。这还额外简化了安装和拆卸。

在一种有利的实施方案中存在润滑油泵，该润滑油泵可以通过在输入轴上的圆柱齿轮来驱动，其中，圆柱齿轮优选布置在主驱动机和行星齿轮传动装置之间。因此确保了一种与传动输出端的转速无关的可靠的润滑油供应。此外，当在传动装置壳体中设有用于安装/拆卸的相应的开口时，该润滑油泵能便于服务地从驱动侧接近。

为了在主驱动机故障时实现紧急运行或经控制的停机，还可以设至少一个另外的传动连接，所述至少一个另外传动连接将驱动设施的辅助驱动器与输入轴连接起来。其中，在这个附加的传动连接中设有至少一个切换离合器，所述切换离合器可以将传动连接断开或接合。以及其中，所述附加的传动连接具有恒定的传动比。因此，大部分用于制动的能量由于在辅助驱动器内的反复加速而消耗殆尽。因此防止了齿轮箱的不允许的超额转速。

特别优选可以分别为每个辅助驱动器设置带有切换离合器的附加的传动连接。由于存在两个切换离合器，所以这两个切换离合器可以设计得更小和更有利于成本，而不会在使用情形下存在超负荷的风险。

此外，这样设计的用于小的从动转速的设施可以单独地以辅助驱动器起动或运行。

特别优选实现了从辅助驱动轮经由分级的中间轮至中间轴上的圆柱齿轮并且经由该圆柱齿轮至输入轴上的圆柱齿轮的相应的、附加的传动连接。切换离合器在该设计方案中优选布置在中间轴上并且可以脱开或接合中间轴上的圆柱齿轮。

在另一种优选的实施方案中，相应的附加的传动连接可以通过布置在辅助驱动轴上的辅助齿轮以及通过独立支承的圆柱齿轮作用到输入轴上的圆柱齿轮上。切换离合器在此布置在辅助驱动轴上并且可以脱开辅助齿轮或接合辅助齿轮。

作为对此的备选，可以实现从行星架出发经由带有两个耦接齿轮的单独的耦接轴至齿圈的附加的传动连接。这提供了如下的优点，即，布置可以被设计得极为紧凑并因此节省结构空间。两个耦接齿轮中的其中一个优选通过现有的切换离合器固定在耦接轴上。

在另一种根据本发明的实施方案中，切换离合器优选布置在自由的轴端部上。这提供了这样如下的优点，即，可以非常简易地通过在轴内的轴向钻孔来实现针对切换离合器的控制油供应。

附图说明

借助实施例参照附图阐述本发明的其它有利的形式。所述的特征不仅能有利地使用在所示的组合中，而且也能单独地相互组合。附图详细表明：

图1在俯视图中示出了根据本发明的带有两个辅助驱动器的驱动设施；

图2示出了据本发明的、带有在辅助驱动器和输入轴之间的可切换的附加的耦接的驱动设施；

图3示出了根据本发明的、带有润滑油泵的另一个驱动设施；

图4-5示出了另外的根据本发明的、带有分别在辅助驱动器和输入轴之间的另外的传动连接的驱动设施。

接下来详细说明附图。相同的附图标记标注相同的或类似的构件或部件。

具体实施方式

在图1中示出了按本发明的驱动设施，该驱动设施通过输出轴11连接在作业机械2上。作业机械可以例如是泵、压缩机、通风机或风扇。也可以是传送带驱动器或碾磨机或类似的机械。在具有大功率的作业机械2中特别重要的是具有高效率的驱动器。基于驱动器的尺寸也重要的是，所需的结构空间不会过大。

在驱动设施中存在的叠加式传动机构18具有壳体8并且包括行星齿轮传动装置6。在所示情况下，输出轴11直接由行星齿轮传动装置的从动轴5形成。

不过，在按本发明的实施方案中也设有在此未示出的圆柱齿轮级，其由两个圆柱齿轮形成并且将行星齿轮传动装置的从动轴5与驱动设施的输出轴11连接起来。通过圆柱齿轮级可以极为灵活地视要求而定地设计输入轴4和输出轴11之间的轴线错开。轴线错开不仅可以沿x方向存在，而且在极限情况下也可能沿z方向存在。因此，驱动设施可以良好地与例如在现有设备中加装时的现有的情况相匹配。

输入轴4将主驱动机1与行星齿轮传动装置的齿圈6.1连接起来并且从动轴5联接到太阳轮6.2上。通过带有多个行星轮6.3的行星架7实现了齿圈6.1和太阳轮6.2之间的传动连接。

额外设有两个辅助驱动器3.1、3.2，它们分别通过传动连接联接到行星架7上。辅助驱动器分别通过单独的传动连接地接驳，具有如下的优点，即，可以将所需的传动级和部件在尺寸上设定得比在两个辅助驱动器3.1、3.2通过一个共同的传动级接驳的情况下更小。在这个实施方案中，相应的传动连接借助轮链通过安放在辅助驱动轴13.1、13.2上的各自的一个辅助驱动轮9.1、9.2以及通过分别具有两个齿部区域的各自的一个分级的中间轮10.1、10.2实现，两个齿部区域的其中一个嵌接在行星架7上的外齿部中，该齿部区域被构造成大齿轮或与大齿轮连接。

传动连接的在此说明的构造方案的一个特别的优点在于，能实现极为多变的传动比以及尽管如此仍能将许多部件、特别是壳体部分保持得一样，因为不必为了提供不同的传动比而改变轴间距。

在对应图2的实施例中存在辅助驱动器3.1和输入轴4之间的带有恒定的传动比的附加的传动连接，其中，该附加的传动连接在此被设计成间接的。其从行星架7至第一耦接齿轮20并通过耦接轴19至嵌接到行星齿轮传动装置6的齿圈6.1处的外齿圈中的第二耦接齿轮21地实现。因此建立起在辅助驱动器3.1和输入轴4之间的传动连接。在辅助驱动器和行星齿轮传动装置之间的传动连接(在此作用到行星架7上地)又通过辅助驱动轮9.1和分级的中间轮10.1实现。切换离合器16.1以有利的方式如下地安放在耦接轴的自由的轴端部上，即，通过在轴中的轴向的钻孔可以进行简单的控制油供应。

辅助驱动器3.1又通过辅助从动轮9.1和分级的中间轮10.1联接到行星架7上。第二辅助驱动系在本图中未明确示出。

图3是按本发明的驱动设施的另一个实施方式。与图1所示的实施方案不同的是，在此还存在带有圆柱齿轮的润滑油泵22，该圆柱齿轮通过定位在主驱动机1和行星齿轮传动装置的齿圈6.1之间的输入轴上的圆柱齿轮17来驱动。润滑油泵22便于服务地并且能良好接近地布置在传动装置壳体8的开口中，优选沿z方向于输入轴4上方地布置在壳体上部中。

图4和图5示出了另外的按本发明的实施例，在这些实施例中还分别设有在相应的辅助驱动器3.1、3.2和输入轴4之间的附加的传动连接。使得轴线错开成为可能的在从动轴5和输出轴11之间的可选存在的圆柱齿轮级又出于简化原因而没有在此明确地示出。

在附加的传动连接中设有各自的一个切换离合器16.1、16.2。由于单独存在针对每个辅助驱动器3.1、3.2的这种传动连接，又可以将切换离合器和其它的部件设计得更小以及因此更为有利和节省结构空间。在辅助驱动器3.1、3.2和输入轴4之间的附加的传动连接例如用于，在主驱动机1停运时借助辅助驱动器3.1、3.2启动驱动设施或者在低转速下运行驱动设施或者为了在主驱动机1故障时能实现经控制的紧急运行或经控制的停止运行。在两种情况下都需要能接通和断开传动连接，这在这种情形下通过切换离合器16.1、16.2实现，切换离合器布置在传动连接中的不同的位置上。在接合的状态中，辅助驱动器可以在低转速的情况下或紧急运行中替代主驱动机。视需求而定也可以接合仅一个辅助驱动器。

在图4中示出了一个变型方案，在该变型方案中，切换离合器16.1、16.2安放在分级的中间轮10.1、10.2的延长的中间轴和圆柱齿轮15.1、15.2之间。圆柱齿轮15.1、15.2两个都嵌接到输入轴4上的圆柱齿轮17中。辅助驱动器3.1、3.2的连接通过延长的辅助驱动轴13.1、13.2和辅助驱动轮9.1、9.2实现，辅助驱动轮嵌接到相应的中间轴上的分级的中间轮10.1、10.2中。

在这种实施方案中特别有利的是，切换离合器16.1、16.2布置在自由的轴端部上。因此可以通过在该自由的轴端部上的轴向钻孔来实现用于电路的控制油供应。通过灵巧的、沿y方向错开的布置，尽管具有附加的功能性，但驱动设施仍又特别紧凑。

在图5所示的变型方案中，切换离合器16.1、16.2直接安放在相应的辅助驱动轴13.1、13.2上。联接在切换离合器16.1、16.2上的辅助齿轮14.1、14.2分别嵌接到中间轮15.1、15.2中，它们作用到输入轴4上的共同的圆柱齿轮17上。这种实施方案的优点还在于，不需要延长的中间轴，而是可以直接通过简单的圆柱齿轮级作用到输入轴4上。

通过不同的圆柱齿轮级可以使用于这些附加的传动连接的传动比良好地与所需的转速相匹配。

附图标记列表

1 主驱动机

2 作业机械

3.1、3.2 第一和第二辅助驱动器

4 输入轴

5 从动轴

6 行星齿轮传动装置

6.1 齿圈

6.2 太阳轮

6.3 行星轮

7 行星架

8 壳体

9.1、9.2 第一和第二辅助驱动轮

10.1、10.2 第一和第二分级的中间轮

11 输出轴

13.1、13.2 第一和第二辅助驱动轴

14.1、14.2 第一和第二辅助齿轮

15.1、15.2 第一和第二圆柱齿轮

16.1、16.2 第一和第二切换离合器

17 输入轴上的圆柱齿轮

18 叠加式传动机构

19 耦接轴

20 第一耦接齿轮

21 第二耦接齿轮

22 带有圆柱齿轮的润滑油泵

x 宽度

y 长度

z 高度方向

Claims (11)

1.一种驱动设施，所述驱动设施包括：带有行星齿轮传动装置(6)的叠加式传动机构(18)、与叠加式传动机构的输入轴(4)连接的主驱动机、通过各自的一个传动连接与行星齿轮传动装置(6)连接的两个辅助驱动器(3.1、3.2)、叠加式传动机构的能与作业机械连接的输出轴(11)，其中，行星齿轮传动装置(6)具有齿圈(6.1)、太阳轮(6.2)、行星架和多个行星轮(6.3)，其特征在于，辅助驱动器(3.1、3.2)的传动连接分别经由带有各自的一个分级的中间轮轮链来实现，所述输入轴(4)与所述齿圈(6.1)连接、行星齿轮传动装置(6)的从动轴(5)与所述太阳轮(6.2)连接以及所述辅助驱动器(3.1、3.2)经由具有恒定的传动比的传动连接与所述行星架连接，其特征在于，存在布置在传动装置壳体(8)的开口中的润滑油泵(22)，能够经由所述输入轴(4)上的圆柱齿轮来驱动所述润滑油泵，其中，所述圆柱齿轮布置在主驱动机和行星齿轮传动装置(6)之间。

2.按照权利要求1所述的设施，其特征在于，所述主驱动机仅能以转速恒定的方式运行并且所述辅助驱动器(3.1、3.2)能以转速调节的方式运行。

3.按照权利要求1或2所述的设施，其特征在于，行星齿轮传动装置(6)的从动轴(5)的从动轴经由圆柱齿轮级与所述输出轴(11)如下地连接，即，在输入轴(4)和输出轴(11)之间存在轴线错开。

4.按照权利要求1或2所述的设施，其特征在于，所述两个辅助驱动器(3.1、3.2)布置在所述主驱动机的侧上。

5.按照权利要求1或2所述的设施，其特征在于，所述两个辅助驱动器(3.1、3.2)布置在所述输出轴(11)的侧上。

6.按照权利要求1或2所述的设施，其特征在于，所述润滑油泵(22)沿z方向于所述输入轴(4)上方地布置在壳体上部中。

7.按照权利要求1或2所述的设施，其特征在于，在辅助驱动器(3.1、3.2)和输入轴(4)之间存在一个具有恒定的传动比的附加的传动连接，所述附加的传动连接如下地设计，即，所述附加的传动连接能够通过一个存在的切换离合器(16.1、16.2)断开或连接。

8.按照权利要求7所述的设施，其特征在于，相应的附加的传动连接经由辅助驱动轮以及分别经由分级的中间轮作用到圆柱齿轮上并且经由所述圆柱齿轮作用到所述输入轴上的共同的圆柱齿轮上，其中，所述切换离合器(16.1、16.2)分别布置在中间轴上并且所述切换离合器能够相应地脱开或接合圆柱齿轮。

9.按照权利要求7所述的设施，其特征在于，相应的附加的传动连接经由所述辅助驱动轴上的各自的一个辅助轮(14.1、14.2)以及各自的一个圆柱齿轮作用到所述输入轴上的共同的圆柱齿轮上，其中，所述切换离合器(16.1、16.2)分别布置在所述辅助驱动轴上并且所述切换离合器能够相应地脱开或接合辅助轮(14.1、14.2)。

10.按照权利要求7所述的设施，其特征在于，附加的传动连接从所述行星架出发经由带有两个耦接齿轮(20、21)的单独的耦接轴(19)至所述齿圈(6.1)地实现。

11.按照权利要求1或2所述的设施，其特征在于，在辅助驱动器(3.1、3.2)和输入轴(4)之间存在各自的一个具有恒定的传动比的附加的传动连接，所述附加的传动连接如下地设计，即，所述附加的传动连接能够通过各自的一个存在的切换离合器(16.1、16.2)断开或连接。

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