同种中心轮排多输出端传动器

本发明涉及一种行星排传动器，具体为采用不少于三排同种中心轮排的星连接结构的具有不少于二个转速不等输出端的定速行星排传动器。

现有定速行星排传动器的传动机械多采用普通单层行星排。所述普通单层行星排由太阳轮、内齿圈与带行星轮的行星架三种部件组成，行星轮只有单层，从内向外是太阳轮与行星轮啮合、行星轮与内齿圈啮合。其中太阳轮与内齿圈的转动轴线都是行星排的中心轴线，太阳轮是一种中心轮，内齿圈是另一种中心轮。本发明采用多排行星排以星连接结构的方式形成本发明的传动机械。所述星连接结构即：多排单层星行星排依次排列，设置它们的行星轮数目相同，调整各行星排尺寸大小，有的等比放大、有的等比缩小，直至各行星排的行星轮轴线到行星排中心轴线的距离都相等；把行星排的每个行星轮与相邻行星排的行星轮轴线对齐并分别相连接，这样的连接称为星连接，星连接使参与连接的各行星轮拥有一个相同的自转转速，参与连接的各个行星架拥有一个相同的公转转速。所述公转指部件围绕行星排的中心轴线转动，自转指行星轮围绕自身轴线转动。多排行星排之间以星连接方式连接就是星连接结构。根据实际需要，星连接结构中的各单层星行星排可以省略太阳轮或内齿圈这两种中心轮的其中之一，成为不完整单层星行星排。不完整单层星行星排只有一个中心轮、一个带行星轮的行星架这两个部件。本发明采用的各行星排是不完整单层星行星排，且是同种中心轮排。同种中心轮排有两种：第一种，采用的各行星排均省略了内齿圈，是同种中心轮(太阳轮)排，各行星排从内向外均是太阳轮与单层行星轮啮合。第二种，采用的各行星排均省略了太阳轮，是同种中心轮(内齿圈)排，各行星排从内向外均是单层行星轮与内齿圈啮合。本发明采用的同种中心轮排完全不同于普通单层行星排，相同功率条件下，直径小于普通单层行星排，传动效率更高。

现有定速行星排传动器多数设置一个输入端加一个输出端，少数设置两个输入端加一个输出端。直升机的传动器设置一个输入端加两个输出端，分别向顶桨和尾桨传动，但该传动器是定速齿轮传动器不是定速行星排传动器；定速齿轮传动器是多轴传动，而定速行星排传动器是单轴传动，两者不一样。本发明设置一个输入端加不少于二个输出端，各个输出端的转速不相等。要求多个转速不等输出端的单轴定速传动环境迫切需要本发明行星排传动器。

本发明提出同种中心轮排多输出端传动器。包括采用的行星排、传动机械和输入输出锁止端等。特征如下：

采用的行星排是：本发明采用不少于三排的同种中心轮排。每排行星排是不完整单层行星排，有一个中心轮、一个带行星轮的行星架这两个部件；各行星排中的中心轮要么全是太阳轮、要么全是内齿圈，各行星排的中心轮均是同一种中心轮。所述同种中心轮排包括同种中心轮(太阳轮)排、同种中心轮(内齿圈)排这两种，同一种中心轮均是太阳轮的各行星排是同种中心轮(太阳轮)排，同一种中心轮均是内齿圈的各行星排是同种中心轮(内齿圈)排；本发明在一个传动器中采用其中一种同种中心轮排来形成传动机械，采用同种中心轮(太阳轮)排就形成同种中心轮(太阳轮)排传动器的传动机械，采用同种中心轮(内齿圈)排就形成同种中心轮(内齿圈)排传动器的传动机械。所述行星排均为成熟技术，包括行星排部件以及部件的零件，包括啮合、传动、支撑、排列及位置关系，包括构造与参数设置。

本发明中不少于三排的同种中心轮排以星连接结构方式形成传动机械。所述星连接结构即：多个同种中心轮排依次排列，设置它们的行星轮数目相同，调整各行星排尺寸大小，直至各行星排的行星轮轴线到行星排中心轴线的距离都相等；把行星排中每个行星轮与相邻行星排的行星轮轴线对齐并分别相连接，这样的连接称为星连接，各行星排之间以星连接方式形成的传动机械就是星连接结构。星连接结构中各行星排的行星架共同成为一个旋转构件，具有一个转速；各行星排的中心轮各是一个旋转构件，各有一个转速。

输入输出锁止端是：本发明以行星架作为输入端；设置一个中心轮作为锁止端，其余中心轮各作为一个输出端，各输出端的转速不相等。所述锁止就是一个中心轮与转速为零的底座、机匣等连接；该中心轮作为锁止端，其转速为零。本发明的输出端不少于二个。相对于输入端转速，每一个输出端的转速形成一个传动比。所述传动比即输入转速与输出转速的比值，传动比为正值时输入转速与输出转速方向相同，传动比为负值时输入转速与输出转速方向相反。

本发明行星排传动器，每一个旋转构件都作为输入端、输出端或锁止端，没有任何旋转构件是冗余，这证明本发明结构精炼紧凑。作为对比，现有其他行星排传动器总有部分旋转构件是冗余。所述旋转构件即相互连接具有同一个速度的零件组合，单独零件本身是一个旋转构件。本发明每组输出端与输入端之间，只有两个齿轮啮合层级，传动效率高于普通单层行星排传动器。业内公认，普通单层行星排的装配方式只能轴向装配，装配较难。本发明采用同种中心轮排，各行星排除了轴向装配还可以径向装配，装配容易；总的传动机械也可以径向装配，径向装配的传动机械整体性好、传动效率高。

所述直接连接即通过机械相连使被连接的对象转速相同，所述间接连接即通过机械传动使两个被传动对象的转速确定性地相关。单独的“连接”一词指直接连接，间接连接会专门明示。各行星排中各部件齿轮齿数根据实际需要确定，行星排中的齿轮模数与其他行星排中的齿轮模数不必须相同。所述多层套筒轴为成熟技术，轴承与轴之间、各层轴之间可以相对转动，但沿轴向不相对滑移。各轴承为成熟技术，轴承承托着轴，轴承与轴之间可以相对转动，但沿轴向不相对滑移。

本发明各输出端的各传动比取决于所采用各同种中心轮排的中心轮齿数和行星轮齿数，根据实际需要的各传动比，具体设置各中心轮齿数和各行星轮齿数。各中心轮齿数、各行星轮齿数符合传动机械星连接结构总装配条件。各输出端形成转动相互关系，其中包括相邻输出端转动方向相同关系，其中包括相邻输出端转动方向相反关系。各传动比形成传动比绝对值相互关系，其中包括传动比绝对值依次递减关系，其中包括传动比绝对值依次递增关系，传动比绝对值相等即递减幅度为零。各行星排中行星轮数目根据需要传递的扭矩、结合各中心轮齿数来具体设置。这些设置不改变本发明的特征。

上述采用的行星排、传动机械和输入输出锁止端的特征，是本发明的创新。在本发明之前，业内没有相同特征的定速行星排传动器。一个传动器，当保持其他所有结构不变，把输入端变成输出端、输出端变成输入端，就形成原传动器的逆传动器。逆传动器的传动路径数保持不变、传动方向相反，其各传动路径的传动比为原对应传动路径各传动比的倒数。本发明传动器的逆传动器，采用的行星排不变，传动机械不变，输入输出锁止端中锁止端不变，输入端变为输出端，多个输出端变为多个输入端。例如图3及实施例2。本发明传动器的逆传动器也属于本发明的保护范围。

本发明同种中心轮排多输出端传动器的有益之处在于：提出了采用不少于三排同种中心轮排以星连接结构的方式形成传动机械，提出了输入输出锁止端，具有不少于两个转速不等的输出端。比现有定速行星排传动器的结构简单紧凑、直径小、旋转构件没有冗余，传动效率高，是结构最简单的具有多输出端的单轴定速行星排传动器。拓展了行星排传动器的装配方式。采用普通单层行星排的星连接结构最大特点是各行星排必须符合行星排各自装配条件，且参与连接的行星排必须符合总装配条件。本发明采用各同种中心轮排的星连接结构作为传动机械，各行星排无需各自装配条件，各行星排符合传动机械星连接结构总装配条件即可。这就简化了传动机械的装配条件，拓展了各行星排的齿轮齿数组合配比，最终拓展了行星排传动器的性能。

图1为本发明采用三排同种中心轮(太阳轮)排的传动器示意图。1是一号行星排行星轮，2是二号行星排行星轮，3是三号行星排行星轮，4是一号行星排太阳轮输出端，5是二号行星排太阳轮输出端，6是三号行星排太阳轮锁止端，7是行星架，8是输入端。

图2为本发明采用五排同种中心轮(太阳轮)排的传动器示意图，也是实施例1示意图。1是一号行星排行星轮，2是二号行星排行星轮，3是三号行星排行星轮，4是四号行星排行星轮，5是五号行星排行星轮，6是一号行星排太阳轮输出端，7是二号行星排太阳轮输出端，8是三号行星排太阳轮输出端，9是四号行星排太阳轮输出端，10是五号行星排太阳轮锁止端，11是行星架，12输入端。

图3为本发明采用四排同种中心轮(太阳轮)排传动器的逆传动器示意图，也是实施例2示意图。1是一号行星排行星轮，2是二号行星排行星轮，3是三号行星排行星轮，4是四号行星排行星轮，5是一号行星排太阳轮输入端，6是二号行星排太阳轮输入端，7是三号行星排太阳轮输入端，8是四号行星排太阳轮锁止端，9是等比输入端，10是输出端，11是行星架。

图4为本发明采用七排同种中心轮(太阳轮)排的传动器示意图，也是实施例3示意图之一。1是一号行星排行星轮，2是二号行星排行星轮，3是三号行星排行星轮，4是四号行星排行星轮，5是五号行星排行星轮，6是六号行星排行星轮，7是七号行星排行星轮，8是一号行星排太阳轮输出端，9是二号行星排太阳轮输出端，10是三号行星排太阳轮输出端，11四号行星排太阳轮输出端，12是五号行星排太阳轮输出端，13是六号行星排太阳轮输出端，14是七号行星排太阳轮锁止端，15是行星架，16是输入端。

图5为实施例3示意图之二。1是一号行星排行星轮，2是二号行星排行星轮，3是三号行星排行星轮，4是四号行星排行星轮，5是五号行星排行星轮，6是一号行星排太阳轮输出端，7是二号行星排太阳轮输出端，8是三号行星排太阳轮输出端，9是四号行星排太阳轮输出端，10是五号行星排太阳轮锁止端，11是高压行星架，12是高压等比输出端，13是高压输入端，14是低压输入端，15是六号行星排行星轮，16是七号行星排行星轮，17是八号行星排行星轮，18是九号行星排行星轮，19是十号行星排行星轮，20是十一号行星排行星轮，21是十二号行星排行星轮，22是六号行星排太阳轮输出端，23是七号行星排太阳轮输出端，24是八号行星排太阳轮输出端，25是九号行星排太阳轮输出端，26是十号行星排太阳轮输出端，27是十一号行星排太阳轮输出端，28是十二号行星排太阳轮锁止端，29是低压等比输出端，30是低压行星架。

图6为本发明采用三排同种中心轮(内齿圈)排的传动器示意图，也是实施例4示意图。1是一号行星排行星轮，2是二号行星排行星轮，3是三号行星排行星轮，4是一号行星排内齿圈输出端，5是二号行星排内齿圈输出端，6是三号行星排内齿圈锁止端，7是行星架，8是输入端。

图7为本发明采用六排同种中心轮(内齿圈)排的传动器示意图。1是一号行星排行星轮，2是二号行星排行星轮，3是三号行星排行星轮，4是四号行星排行星轮，5是五号行星排行星轮，6是六号行星排行星轮，7是一号行星排内齿圈输出端，8是二号行星排内齿圈输出端，9是三号行星排内齿圈输出端，10是四号行星排内齿圈输出端，11是五号行星排内齿圈输出端，12是六号行星排内齿圈锁止端，13行星架，14是等比输出端，15是输入端。

各图中行星排均按业内惯例以半幅结构简图示意，输入端和输出端以箭头示意，锁止端以接地的简图示意，接地表示该锁止端与机匣等转速为零的零件直接连接，该锁止端转速为零。各图中各部件只示意结构关系，未反映真实尺寸。各图中的轴承只示意支撑原理，不反映轴承的实际数量、实际尺寸；其中图7中7、8、9、10和11各内齿圈与各输出端之间曲折的连接是套筒轴轴承支撑的需要。图1、图2、图4、图5、图6和图7中的各输出端均围绕行星排的中心轴线转动，各图中各等比输出端的转速与各输入端的转速相等。图3中的各输入端均围绕行星排的中心轴线转动，其等比输入端的转速与输出端的转速相等。业内公认，各行星排中行星架与行星轮这两者的相互关系为：一者为轴，另一者为轴承。各图中示意行星轮为轴，行星架为轴承，是为了方便表示参与星连接的各行星轮转速相同；实际中不排除行星架为轴，行星轮为轴承。

实施例1：采用五排同种中心轮(太阳轮)排的本发明传动器。包括采用的行星排、传动机械和输入输出锁止端等。

采用的行星排是：本实施例采用五排的同种中心轮(太阳轮)排。每排行星排是不完整单层行星排，有一个太阳轮、一个带行星轮的行星架这两个部件。

本实施例中五排同种中心轮(太阳轮)排以星连接结构方式形成传动机械。各行星排的行星架共同成为一个旋转构件，具有一个转速；各行星排的太阳轮各是一个旋转构件，各有一个转速。

输入输出锁止端是：以行星架作为输入端；设置五号行星排太阳轮作为锁止端，一号行星排、二号行星排、三号行星排和四号行星排的太阳轮各作为一个输出端，四个输出端的转速不相等。相对于输入端转速，每一个输出端的转速形成一个传动比。参见图2。

本实施例各传动比取决于所采用各同种中心轮排的太阳轮齿数和行星轮齿数，各太阳轮齿数和各行星轮齿数设置为：

一号行星排 二号行星排 三号行星排 四号行星排 五号行星排 行星轮齿数 23 24 15 29 17 太阳轮齿数 40 20 36 20 20 传动比 3.09 -2.43 1.96 -1.42

各太阳轮齿数、各行星轮齿数符合传动机械星连接结构总装配条件。各输出端形成相邻输出端转动方向相反关系。各传动比形成传动比绝对值依次递减关系。各行星排中行星轮数目均设置为4。

业内共识，涡轮发动机中只能采用单轴传动。本实施例可用于涡轮发动机的传动。一个输入端连接蜗轮，总共四个输出端分别连接压气机的四级叶轮，实现相邻级叶轮转动方向相反，相邻级叶轮转速递减。这是前所未有创新，可以在压气机叶轮级数相等时提高总压比，改善涡轮发动机性能。

实施例2：采用四排同种中心轮(太阳轮)排的本发明传动器的逆传动器。包括采用的行星排、传动机械和输入输出锁止端等。

采用的行星排是：本实施例采用四排的同种中心轮(太阳轮)排。每排行星排是不完整单层行星排，有一个太阳轮、一个带行星轮的行星架这两个部件。

本实施例中四排同种中心轮(太阳轮)排以星连接结构方式形成传动机械。各行星排的行星架共同成为一个旋转构件，具有一个转速；各行星排的太阳轮各是一个旋转构件，各有一个转速。

输入输出锁止端是：以行星架作为输出端；设置四号行星排太阳轮作为锁止端，一号行星排、二号行星排和三号行星排的太阳轮各作为一个输入端，三个输入端的转速不相等。设置等比输入端与输出端直接连接，传动比为1.0。这样共有四个转速不等的输入端。每一个输入端的转速除以输出端转速形成一个传动比。参见图3。

本实施例各传动比取决于所采用各同种中心轮排的太阳轮齿数和行星轮齿数，各太阳轮齿数和各行星轮齿数设置为：

一号行星排 二号行星排 三号行星排 四号行星排 行星轮齿数 20 21 32 17 太阳轮齿数 20 36 24 20 传动比 -5.67 3.19 -1.76

各太阳轮齿数、各行星轮齿数符合传动机械星连接结构总装配条件。各输入端形成相邻输入端转动方向相反关系。把等比输入端的传动比排列在三号行星排输入端传动比之后，各传动比形成传动比绝对值依次递减关系，相邻传动比绝对值之间递减1.8倍，偏差小于2.3％。各行星排中行星轮数目均设置为4。

本实施例可用于涡轮发动机涡轮的传动，一个输出端连接传动轴，总共四个输入端分别连接涡轮的四级叶轮，实现相邻级叶轮转动方向相反，相邻级叶轮转速递减。这是前所未有创新，可以减省涡轮各级叶轮之间的静子导向叶片，改善涡轮发动机性能。

实施例3：采用七排同种中心轮(太阳轮)排的本发明传动器。包括采用的行星排、传动机械和输入输出锁止端等。

采用的行星排是：本实施例采用七排的同种中心轮(太阳轮)排。每排行星排是不完整单层行星排，有一个太阳轮、一个带行星轮的行星架这两个部件。

本实施例中七排同种中心轮(太阳轮)排以星连接结构方式形成传动机械。各行星排的行星架共同成为一个旋转构件，具有一个转速；各行星排的太阳轮各是一个旋转构件，各有一个转速。

输入输出锁止端是：以行星架作为输入端；设置七号行星排太阳轮作为锁止端，一号行星排、二号行星排、三号行星排、四号行星排、五号行星排和六号行星排的太阳轮各作为一个输出端，六个输出端的转速不相等。参见图4。相对于输入端转速，每一个输出端的转速形成一个传动比。

本实施例各传动比取决于所采用各同种中心轮排的太阳轮齿数和行星轮齿数，各太阳轮齿数和各行星轮齿数设置为：

各太阳轮齿数、各行星轮齿数符合传动机械星连接结构总装配条件。各输出端形成相邻输出端转动方向相反关系。在图4的基础上再设置等比输出端与输入端直接连接，传动比为1.0。把等比输出端的传动比排列在六号行星排输出端传动比之后，各传动比形成传动比绝对值依次递减关系。各行星排中行星轮数目均设置为4。

本实施例可用于涡扇发动机低压压气机的传动。一个低压输入端连接低压蜗轮。总共七个输出端，六个输出端分别连接低压压气机的六级叶轮，一个输出端连接一级风扇叶轮。实现相邻级叶轮转动方向相反，相邻级叶轮转速递减。同时，如果把实施例1安装于该发动机高压压气机传动轴，其高压输入端连接高压涡轮。在实施例1图2的基础上再加设一个高压等比输出端连接高压输入端并连接一级叶轮，排列在传动比-1.42的叶轮之后，就共有五个输出端五级传动比。五个输出端分别连接五级高压压气机叶轮。设置高压涡轮与低压涡轮对转。该发动机共有高压压气机五级叶轮，低压压气机六级叶轮和风扇一级叶轮，参见图5。优点：所有各级叶轮相邻对转，可以省减叶轮之间的静子导向叶片。这是前所未有创新，可以提高总压比，涡扇发动机性能换代。

实施例4，采用三排同种中心轮(内齿圈)排的本发明传动器。包括采用的行星排、传动机械和输入输出锁止端等。

采用的行星排是：本实施例采用三排的同种中心轮(内齿圈)排。每排行星排是不完整单层行星排，有一个内齿圈、一个带行星轮的行星架这两个部件。

本实施例中三排同种中心轮(内齿圈)排以星连接结构方式形成传动机械。各行星排的行星架共同成为一个旋转构件，具有一个转速；各行星排的内齿圈各是一个旋转构件，各有一个转速。

输入输出锁止端是：以行星架作为输入端；设置三号行星排内齿圈作为锁止端，一号行星排内齿圈和二号行星排内齿圈各作为一个输出端，二个输出端的转速不相等。相对于输入端转速，每一个输出端的转速形成一个传动比。参见图6。

本实施例各传动比取决于所采用各同种中心轮排的内齿圈齿数和行星轮齿数，各内齿圈齿数和各行星轮齿数设置为：

一号行星排 二号行星排 三号行星排 行星轮齿数 39 37 38 内齿圈齿数 100 100 100 传动比 38.0 -38.0

各内齿圈齿数、各行星轮齿数符合传动机械星连接结构总装配条件。两个输出端转动方向相反。两个传动比绝对值相等。各行星排中行星轮数目均设置为4。

本实施例可用于直升机共轴反转双旋翼的传动，一个输入端连接动力主传动轴，二个输出端分别连接双旋翼的上下旋翼轴。此前的直升机，共轴反转双旋翼的传动器与主减速器各自独立设置。本实施例在双旋翼对转传动的同时，实现了大传动比减速传动，这可以减省主减速器，减轻直升机自重。这是前所未有的创新。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化与改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求及同等物界定。