[发明专利]具有非对称的柔性杆的齿轮组件

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是本人于2009年2月5日提交的名称为“Gear AssemblyWith Tapered Flex Pin”的共同待决的申请第12/322/781号的部分继续申请，该申请的优先权据此被要求保护且该申请的整个公开内容据此以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及齿轮组件，更具体地，涉及能够在齿条-小齿轮系统和其他这样的工业应用中采用的行星齿轮组。

背景技术

行星齿轮系统广泛地用于各种工业环境中。在这种装置中，旋转输入通常为太阳齿轮的形式。多个行星齿轮围绕太阳齿轮安装，用于通过相应齿的相互啮合来接收来自太阳齿轮的旋转力。通常，行星齿轮安装在旋转行星齿轮区域，且输出元件通常为环形齿轮的形式。

除太阳齿轮和多个行星齿轮之外，典型的周转齿轮或行星齿轮系统采用设有内齿的环形齿轮。太阳齿轮设置在承载架中，其中与太阳齿轮和环形齿轮啮合的行星齿轮围绕行星齿轮和太阳齿轮二者运行。环形齿轮通常与所有行星齿轮啮合。因此，每个行星齿轮与太阳齿轮和环形齿轮二者啮合，且不与其他行星齿轮啮合，而环形齿轮和太阳齿轮各自与所有行星齿轮啮合。行星齿轮都以平行关系安装到轴，该关系在旋转期间将理想地被保持。在这三组物体中，太阳齿轮、安装在承载架上的行星齿轮以及环形齿轮，一个将通常保持固定而其他的旋转，旋转的动力以给定的角速度和转矩输送到一个旋转部件，且以改变的转矩和速度取自另一旋转部件的动力通过齿轮比而与第一动力线性地相关或逆相关。

在行星齿轮和非行星齿轮系统二者的所有齿轮系统中共同的问题是当其齿啮合时两个齿轮的错位。当齿轮旋转轴线不是完美地平行时，齿的局部接触对齿的一端引起膨胀和接触应力。理论上，由于错位造成的齿轮组件输出的可能动力损耗可为30％或更高。非平行条件引起齿轮齿中过度磨损、增加的摩擦、增加的噪音和较高应力等明显问题，这造成金属疲劳。

在具有四个或更多个行星齿轮的行星齿轮组件中产生的另一问题是行星齿轮之间的负载分布。为了使负载更接近均匀，一种建议的方法是允许行星齿轮轴的弹性变形并提供“柔性固定件”。还有的问题是由于承载架在负载下偏转而引起，这将在齿轮经受最大负载时引入最大错位。此时，承载架扭转变形由于变形而引入最大错位。由于错位造成的所有齿轮大百分比降级的明显部分可直接归因于该事实。

由工业提供的一种解决方法是使用一对间隔开的刚性地连接的板来用作行星承载架。双板设计允许明显地减小行星轴的偏转和错位。然而，常规的双板承载架设计并不太适合对行星齿轮使用柔性安装件，这则使它们很不适合使用多于三个的行星齿轮。而且，超差问题往往会由这些设计的刚度而趋于加重。

问题的另一解决方法在1967年授予R.J.Hicks的美国专利3,303,713中显示。根据‘713专利，在齿轮和轴之间夹入了套筒，齿轮设置在该套筒上。轴具有刚性地固定在齿轮和承载架之间的相反端部。齿轮和承载架之间的空间被认为允许轴柔曲以提供均匀负载。Hicks还教导了杆的成形使得其在平行于太阳齿轮的径向轴线且垂直于行星齿轮运动的切线方向的两侧上被平坦化。该设计的目的是减小该轴上的截面模量以允许在该方向的较大偏转，这更好地允许负载共享，而且也允许更好地防止由于向心力造成的径向方向的偏转。

尽管Hicks专利的系统可能在某些环境下能令人满意地工作，但是存在对用于大负载环境的齿轮组件的需要，像比如自升式钻塔的齿条和小齿轮系统。

发明内容

因此，本发明的目的是最大化行星齿轮负载的偏转以有助于行星齿轮之间的负载共享。

本发明的另一目的是提供具有柔性行星轴的行星齿轮组，该柔性行星轴在施加到齿轮组件的扭转和旋转负载下偏转。

本发明的这些及其他目的通过提供具有固定在承载架中的多个行星齿轮组的周转齿轮组件来实现。每个行星齿轮组具有由行星轴支撑的行星齿轮，行星轴的相反两端支撑在承载架内，当齿轮组件经受扭转和旋转负载时，行星轴能够沿其长度的至少一部分偏转。每个行星轴的相反两端由球形轴承支撑[球形滚子或CARB，(如由瑞典的SKF公司制造的)或球形轴颈轴承(这种轴承存在且众所周知)应被理解为被包括为在本发明中使用的可能类型的球形轴承，其中术语球形轴承被采用]，且中间部分收缩配合到行星齿轮。行星轴具有双锥形形状，从中间部分朝相反两端逐渐变细。

附图说明

现参考附图，其中相似的部件用相似的附图标记表示，在附图中：

图1是根据本发明的具有非对称的渐细柔性杆的承载架的透视图。

图2是图1所示的承载架的端视图。