驱动单元、驱动系统和海上结构技术方案

本发明专利技术涉及用于驱动至少两个驱动轴的驱动系统。该驱动系统包括驱动单元。该驱动单元包括马达单元和与马达单元相联接的齿轮系。齿轮系包括复合差动行星齿轮系统，其中复合差动行星齿轮系统具有与马达单元相联接的单个输入轴。复合差动行星齿轮系统还包括两个输出轴，其中每个输出轴都设置成用于驱动驱动轴。复合差动行星齿轮系统包括至少两个单行星齿轮组。上述至少两个单行星齿轮组彼此联接以形成复合行星结构。此外，每个单行星齿轮组均设置有用于驱动驱动轴的输出轴，以形成复合差动行星结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】驱动单元、驱动系统和海上结构本专利技术涉及用于同时驱动至少两个驱动轴的驱动单元。已知用于同时驱动两个驱动轴的单元，例如用于以相同速率同时调节两个部件的单元。例如在平台可沿支承件上下移动的自升式海上设施中或钻孔悬臂可朝平台之外移动的海上平台上可见到这种系统的应用。例如对于自升式海上结构，支承件通常设置有至少两个齿条，并且至少一个小齿轮接合在每个齿条中。通过驱动与小齿轮相联接的驱动轴使得小齿轮接合在各自的齿条上，可沿支承件调节平台。在这种应用中，重要的是通过各自的驱动轴同时驱动小齿轮。本领域中已知的是通过包括至少一个顺序式行星齿轮系统的单个马达和齿轮箱来驱动每个驱动轴，其中顺序式行星齿轮系统包括至少两个顺序联系的行星齿轮组。当一个行星齿轮组的输出轴线规定了随后的行星齿轮组的输入轴线时，行星齿轮组被称为顺序地联系。当用单个马达和齿轮箱来驱动每个驱动轴时，需要大量的部件。具体地，对于可能需要达1:8000这样的高减速比的海上结构，各齿轮箱的重量会变得相对较高。例如，对于具有可举升平台和包括齿轮箱的举升系统的自升式海上结构，举升系统可占据了达8％的平台总空载重量。此外，较多的部件可增加维护费用并导致较短的维护周期。还已知利用具有单个行星齿轮组的设备通过单个马达驱动两个小齿轮，如US2008/0116427中所公开的那样。然而该设备的缺点是为了获得高减速比，仍然需要多个额外的齿轮级。此外，该设备的现场组装也相对复杂。法国专利公开FR2753466涉及用于平台的举升系统，该系统包括由齿条上的马达驱动的两个小齿轮。在马达和小齿轮之间具有第一减速部分和第二减速部分。第二减速部分包括行星齿轮组，该行星齿轮组具有从承载装置到小齿轮的第一输出和从环形齿轮通过齿轮或链式带到小齿轮的第二输出。FR2753466的配置具有与上述US2008/0116427公开中所公开的结构相类似的结构。存在对用于同时驱动两个驱动轴的改进的驱动单元的需要。本专利技术的目的是提供消除至少一项上述缺点的改进的驱动单元。具体地，本专利技术的目的为提供能够实现减重和/或减少零件的驱动单元。因此，本专利技术提供了用于驱动至少两个驱动轴的驱动单元，其中驱动单元包括马达单元和联接至马达单元的齿轮系，其中齿轮系包括复合差动行星齿轮系统，复合差动行星齿轮系统具有至少一个输入轴和至少两个输出轴，其中该至少一个输入轴与马达单元相联接，每个输出轴设置成用于驱动驱动轴，其中复合差动行星齿轮系统包括具有不同形状因子的至少两个行星齿轮组，上述至少两个行星齿轮组彼此联接以形成复合行星齿轮结构，其中每个行星齿轮组都设置有用于驱动驱动轴的输出轴，以构成复合差动行星齿轮结构。通过提供复合差动行星齿轮系统，可以有效地获得高减速比并且允许两个驱动轴可以相互不同的速度同时被驱动。相对于使用一系列顺序联系的行星齿轮组，通过提供复合差动行星齿轮系统可利用相同数目的部件获得更高的减速比，从而使得复合行星齿轮系统成为高度紧凑的传动系统。因为可能需要较少的部件，所以可以实现减重。减重可以降低生产费用并且可允许承载更高的有效负荷，特别是在自升降海上结构的情况中，从而降低海上结构的运行费用。复合行星齿轮系统以各种实施方式为人所知，例如具有网状行星，阶梯状行星或者具有两个或者更多行星齿轮组。根据本专利技术，复合行星齿轮系统包括通过两个齿轮轴彼此联接的至少两个单行星齿轮组。行星齿轮组包括四种齿轮轴，即太阳齿轮、一个或多个行星齿轮、承载装置以及环形齿轮。每个行星齿轮组具有输入和输出。例如太阳齿轮可作为输入，承载装置或者环形齿轮可作为输出。当联系两个行星齿轮组时，一个行星齿轮组的输出可设置成随后的行星齿轮组的输入。在这种情况下，行星齿轮组顺序联系来形成顺序式行星齿轮系统。与顺序式行星齿轮系统相反，在复合行星齿轮系统中，两个齿轮轴彼此联接。例如，通过联接两个行星齿轮组的太阳齿轮的轴和其环形齿轮的轴来获得复合行星齿轮系统，两个行星齿轮组可彼此联接，以形成复合行星齿轮结构。或者，在另一示例中，通过联接两个行星齿轮组的太阳齿轮的轴和其承载装置的轴来获得复合行星齿轮系统，两个行星齿轮组可彼此联接，形成复合行星齿轮结构。通常行星齿轮组可以通过联接四种齿轮轴中的两种来彼此联接以形成复合行星齿轮结构。除复合行星齿轮结构以外，复合行星齿轮系统可通过使用剩余未联接的齿轮轴中的两个作为输出轴来设置成差动模式。通过提供具有两个输出轴的复合行星齿轮系统，获得了具有一个公共输入轴的复合差动行星齿轮系统。复合行星齿轮系统可用作差动行星齿轮系统，其中可通过使用未联接的两个轴作为输出轴而获得差动行星齿轮系统。例如，当承载装置的轴和太阳齿轮的轴联接时，环形齿轮可以用作复合差动行星齿轮系统的输出轴。例如，当环形齿轮和太阳齿轮联接时，承载装置可用作输出轴，以获得齿轮系统的差动功能。对于复合行星齿轮系统，可存在多个变型。例如，可联接至少两个行星齿轮组的行星齿轮的轴，并且联接太阳齿轮的轴，而环形齿轮可以用作输出轴。或者，例如，可联接承载装置的轴，并且可联接太阳齿轮的轴，而环形齿轮可用作输出轴。通过在驱动单元中提供差动功能，驱动单元能够补偿至少两个驱动轴之间的扭矩和/或转速的变化，以使得两个驱动轴可以相互不同的速度同时被驱动。例如，在驱动轴联接至分别与齿条接合的小齿轮的情况中，小齿轮之间的扭矩可能变化。例如，由于小齿轮和/或齿条的磨损，每个小齿轮与齿条之间接触轮廓可能改变。因此，驱动系统需要能根据反作用扭矩改变每个小齿轮各自的输出速度。通常，行星齿轮组具有一个输入轴线(例如太阳齿轮)，以及两个输出轴线(例如环形齿轮和承载装置)，通常一个输出轴线是固定的而另一输出轴线是自由的。在顺序式行星齿轮系统中，每个行星齿轮组具有一个输入(例如太阳齿轮)，以及一个输出(例如承载装置)。每个行星齿轮组的环形齿轮是固定的。通过将每个行星齿轮组的输出联系至随后的行星齿轮组的输入来形成顺序式行星齿轮系统。通过提供用于同时驱动两个驱动轴的复合差动行星齿轮系统，可允许驱动轴相对于彼此反向旋转，从而补偿彼此的反作用扭矩。驱动一个输出轴的顺序联系的行星齿轮系统需要反作用扭矩补偿，并且通常成与周围结构重型连接的形式。通过提供用于两个反向旋转的输出轴的公共壳体，消除了重型连接的必要性。有利地，复合差动行星齿轮系统的联接的行星齿轮组是不同的，以使得可获得高减速比。通过各行星齿轮组的太阳齿轮齿数与行星齿轮齿数的比值之间的区别可获得不同的行星齿轮组，其中在本领域中太阳齿轮齿数与行星齿轮齿数的比值称为形状因子。例如，第一行星齿轮组的行星齿轮的齿数可以为27，第一行星齿轮组的太阳齿轮的齿数可以为25，导致第一行星齿轮组形状因子为0.926(＝25/27)；并且当环形齿轮固定时，太阳齿轮用作输入轴以及承载装置作为输出轴时，传动比为1:4.16。在另一示例中，第二行星齿轮组的行星齿轮的齿数可以为30，第二行星齿轮组的太阳齿轮的齿数可以为22，导致第二行星齿轮组形状因子为0.733(＝22/30)；并且当环形齿轮固定时，太阳齿轮用作输入轴以及承载装置作为输出轴时，传动比为1:4.73。当上述行星齿轮组以顺序结构联接时，总传动比为1:19.7。当上述行星齿轮组以复合差动结构联接时，总传动比为1:53.7。仅通过详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动至少两个驱动轴的驱动单元，其中所述驱动单元包括马达单元和与所述马达单元相联接的齿轮系，其中所述齿轮系包括复合差动行星齿轮系统，所述复合差动行星齿轮系统具有至少一个输入轴以及至少两个输出轴，其中所述至少一个输入轴与所述马达单元相联接，每个所述输出轴设置成用于驱动驱动轴，其中所述复合差动行星齿轮系统包括具有不同形状因子的至少两个行星齿轮组，所述至少两个行星齿轮组彼此联接以形成复合行星齿轮结构，每个所述行星齿轮组均设置有用于驱动驱动轴的输出轴，以形成所述复合差动行星齿轮结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.10 NL 20093151.一种用于驱动至少两个驱动轴的驱动单元，其中所述驱动单元包括马达单元和与所述马达单元相联接的齿轮系，其中所述齿轮系包括复合差动行星齿轮系统，所述复合差动行星齿轮系统具有至少一个输入轴以及至少两个输出轴，其中所述至少一个输入轴与所述马达单元相联接，每个所述输出轴设置成用于驱动驱动轴，其中所述复合差动行星齿轮系统包括具有不同形状因子的至少两个行星齿轮组，所述至少两个行星齿轮组彼此联接以形成复合行星齿轮结构，每个所述行星齿轮组均设置有用于驱动驱动轴的输出轴，以形成所述复合差动行星齿轮结构。2.根据权利要求1所述的驱动单元，其中每个所述行星齿轮组的太阳齿轮的轴通过所述输入轴彼此联接。3.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其中所述复合差动行星齿轮系统的环形齿轮或承载装置设置为用于驱动所述驱动轴的输出轴。4.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其中在彼此联接每个输出轴与每个驱动轴之间设置有最终齿轮组，以提供无反作用扭矩齿轮系。5.根据权利要求1或2所述的驱动单元，其中所述齿轮系设置在壳体中。6.根据权利要求5所述的驱动单元，其中所述壳体包括用于与所述马达单元进行连接的第一连接元件和用于与所述驱动轴进行连接的第二连接元件。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯·罗德麦克斯，
申请(专利权)人：格斯特MSC资源公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL