CN100385776C - 齿轮传动马达 - Google Patents

Abstract

一种由马达装置和传递马达装置的旋转动力的变速机构组合而成的齿轮传动马达30，在变速机构与马达装置之间安装具有简单行星轮机构32和容纳该机构32的箱体34的简单行星轮装置36，简单行星轮机构32备有太阳轮38、行星轮50和环形轮52。在箱体34的轴线方向的两端侧形成朝太阳轮38的径向外侧扩大的法兰部62A、62B，法兰部的一方与马达装置相连，另一方与变速机构相连。马达装置的旋转动力通过单行星轮装置36传递给变速机构。

Description

齿轮传动马达

本发明涉及一种把马达装置与传递该马达装置的旋转动力的变速机构组合在一起的齿轮传动马达及构成该齿轮传动马达的齿轮传动马达系。

把产生旋转动力的马达装置和对该旋转动力进行减速或增速的变速机构组合在一起的齿轮传动马达是机械的增速或减速的结构，马达装置可以在最佳效率状态(转速区)下运转，因此可广泛应用于一切工业领域。

例如图10所示的以往的齿轮传动马达1，通过把马达装置2与传递该马达装置2的旋转动力的变速机构4组合在一起而构成。

该马达装置2的安装面通过马达轴6前端一侧所形成的正方形马达法兰10构成，在该马达法兰10的四角分别贯通地形成螺栓孔10A，并且在该马达法兰10的中心配设有马达轴6。

马达装置2从马达轴6输出旋转动力，如图9所示，该马达轴6通过前端的键槽加工，可自由转动地支持着斜齿状马达小齿轮8。

上述变速机构4是三级减速机构，具体地说，包括与上述马达小齿轮8啮合的第一齿轮12；与该第一齿轮12同轴且一体地旋转的第一小齿轮14；与该第一小齿轮14啮合的第二齿轮16；与该第二齿轮16同轴且一体地旋转的第二小齿轮18；与该第二小齿轮18啮合的输出轴齿轮20；由轴承支持并与该输出轴齿轮20一体地旋转的输出轴22；以及内部容纳该变速机构的箱体24。

在箱体24上贯通地形成可使马达轴6插入的插入孔24A，另外，在与该插入孔24A为中心的正方形顶点位置分别形成螺孔24B。该插入孔24A与4个螺孔24B的配置是与马达装置2一侧的马达法兰10上的马达轴6及4个螺栓孔10A相一致的，如图10所示，马达装置2和变速机构4由4个螺栓26连接。

在该齿轮传动马达1中，通过各小齿轮及齿轮，以给定的减速比把马达装置2的旋转动力传递给输出轴22。

一般来说，在这种齿轮传动马达1中，按照给定的间隔(公比)设定变速比，预备系列化的数个变速机构4，选择具有与实际要求的变速比最接近的变速比的变速机构4，将该变速机构4与马达装置2结合，构成齿轮传动马达1。

如上文所述，齿轮传动马达1的使用者要从变速机构4的各种变速比的系列中选择变速比最合适的变速机构，但是，这种齿轮传动马达1依然存在着根据使用状况，此后要变更变速比的情况。与这些情况对应起来，应考虑以下几种方法。

1)要把变速机构4再次交换成具有最合适的变速比的新的变速机构。

2)在变速机构4与马达装置2之间增加具有调节量部分的变速比的变速机构。

但是，采用1)的方法，存在的问题是，必须要购买新的变速机构4，导致成本提高，而且也浪费了以往所使用的变速机构4。

采用2)的方法，存在的问题是，由于以前所使用的变速机构4是考虑了当初的情况，以与马达连接为目的设计的，在变速机构4与马达装置2之间安装变速机构实际上困难很多，并不是很合适。其理由在下文具体说明。

第一个问题是，由于变速机构4一侧只作成“承受”形安装面结构，其它用途(马达装置以外的)的变速机构等(以下称作插入装置)连接到该安装面上，从物理意义上讲不是很容易。

马达装置2必须连接到变速机构4等的被驱动装置(相对侧机械)上，为了使这种连接容易进行，如图10所示，一般需要设置马达法兰10。从马达一侧将螺栓26插入螺栓孔10A中，使该螺栓26与相对机械侧螺孔24B螺纹配合，由此，可实现这种连结。

一方面，作为其结果，在变速机构4一侧，大多数情况下只作成“承受”形结构。即，单单想到只在以插入马达轴6的插入孔24A为中心的正方形顶点位置，分别形成螺孔24B，大多数情况下都没有设想过从该变速机构4一侧用螺栓连接的情况。

另一方面，考虑到插入装置本身的情况，在该插入装置的变速结构为例如小齿轮与齿轮组合的平行轴齿轮结构的情况下，插入到插入装置本身的马达轴6和把该马达轴6的旋转运动传递给变速机构4的输出轴不可能在一级减速结构中成为同轴状，因此，为了使插入装置的马达轴6和输出轴成为同轴状，自然要考虑两级以上(两对以上的齿轮与小齿轮)的结构，这不但使插入装置内部结构复杂，而且使马达轴6的轴线方向的长度变长。

第二个问题是，变速比的调整虽然不是主要目的，但是，不能偏离了这一目的，而要必须调整到满足使用者意图的变速比。

如上文叙述的那样，变速机构已经按照给定的间隔设定了变速比，使之系列化，而即使与其它种类的系列化的插入装置组合，也不能得到所希望的变速比。即，在借助于使用普通齿轮的变速机构所得到的变速比的组合中，最终所得到的变速比的变化是有限度的，不能根据实际变速比的要求进行微妙的调整。

第三个问题是，通过把变速机构彼此组合在一起，会大幅度地增大噪音。具体地说，被组合的变速机构彼此相互共振，同时随着齿轮数目的增加，齿轮本身也会产生大的噪音。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种能弹性且可靠地满足使用者的变速比的要求，同时能抑制噪音增大的齿轮传动马达或将该齿轮传动马达作成多种形式的齿轮传动马达系。

为了完成上述目的，技术方案1所记载的发明为一种齿轮传动马达，由马达装置和传递该马达装置的旋转动力的变速机构组合而成，该变速机构本身的输入轴与该马达装置的马达轴为同轴配置，其特征是：在上述变速机构与马达装置之间安装有简单行星轮装置，该简单行星轮装置包括简单行星轮机构和内部容纳该简单行星轮机构的箱体，该简单行星轮机构备有作为摩擦轮的太阳轮、由托架保持并与上述太阳轮的外周转动连接的行星轮、和以自身的内周面与该行星轮转动连接的环形轮；在内部容纳上述简单行星轮机构的箱体的上述太阳轮的轴线方向的两端侧，形成朝该太阳轮的径向外侧扩大的法兰部；上述法兰部中的一端侧的法兰部与上述马达装置的箱体相连，而另一端侧的法兰部与上述变速机构的箱体相连，并且，该马达装置的旋转动力通过上述简单行星轮装置传递给具有同轴性的上述变速机构。

该齿轮传动马达采用了作为插入装置的简单行星轮装置。简单行星轮机构可微妙地调节各摩擦轮的外径，因而，与齿数或模数等受到限制的齿轮变速结构相比较，可弹性地适用于微妙的变速比。另外，该简单行星轮机构很容易使输入输出轴同轴化，而且，结构紧凑，并能得到大的变速比。

在此，本发明者考虑了这样的方案：有效地利用了简单行星轮机构和支持该简单行星轮机构的箱体的特有结构，选拔出把箱体的两端侧作成法兰结构的形式，而且，集中解决以往存在的噪音、变速比的微调整等诸多问题。

即，由于该齿轮传动马达把用于容纳简单行星轮机构的箱体作成有两法兰的结构，因而，即使相对侧(变速机构一侧或马达装置一侧)是与其它装置连接困难的结构，通过该法兰依然能使连接变得更加容易。这是由于连接用螺栓可从该法兰一侧插入并与相对侧的螺孔螺纹连接的缘故。

然而，由摩擦轮构成的传动装置与齿轮传动装置相比较，可以降低噪音，这是一般的公知的概念。但是，本发明者采用了简单行星机构作为传动装置，把该简单行星轮装置安装在变速机构与马达装置之间，结果，和在进行这种安装之前、即变速机构与马达装置直接连接的状态相比较，得到了噪音飞跃地降低的预料不到的降噪音的效果(特愿平11-180641)。

其大部分原因尚不清楚，但是，可以解释为：由于该简单行星机构是利用行星轮自转与公转的特有的动力传动结构，通过(数个)轮的接触面的摩擦传递旋转动力，借助于各接触面或由托架支持行星轮的部分，可以大幅度地吸收以往马达装置与变速机构的共振所产生的振动、噪音。任何形式的噪音降低效果都大大地超出了预期的程度。

在已经连接的马达装置和变速机构之间安装这种简单行星轮装置的情况下，在两端侧的法兰部上，以彼此的配置相同的方式形成贯通上述太阳轮的轴线方向的数个螺栓孔，借助于插入该螺栓孔的安装螺栓，将上述法兰部的一方连接到马达装置的箱体上，将另一方连接到变速机构的箱体上(技术方案2)。

当然，也可以在两法兰上开设与上述配置不同的螺栓孔和与上述配置相同的螺栓孔，在这种情况下，能得到适应于各种用途的更广泛的通用性。

另外，在上述发明中，环形轮固定到内部容纳简单行星轮机构的箱体上，以限制该环形轮的旋转，在太阳轮的旋转中心位置形成轴插入孔，马达装置的马达轴及变速机构的输入轴的任何一方插入到该轴插入孔中；同时，在托架的旋转中心位置形成轴插入孔，马达轴及输入轴的另一方插入到该轴插入孔中；马达装置的旋转动力通过简单行星轮装置传递给具有同轴性的变速机构(技术方案3)。

根据本发明，由于可设置简单行星轮装置以代替以往技术用联轴装置连接马达轴与变速机构的输入轴中的联轴装置，所以除了具有变速功能外，还能得到与联轴节同样的功能。

此外，本发明的齿轮传动马达系，构成上述技术方案1、2或3所述的齿轮传动马达，具有由多种类型的马达装置组成的马达装置选择群和由多种类型的变速机构组成的变速机构选择群；从这些选择群中人为地选择所述马达装置和所述变速机构并将其组合在一起，形成多种形式的齿轮传动马达。因此，即使是以往不能组合的马达装置和变速机构，通过在两者之间安装上述简单行星轮装置，可以把两者连接在一起，能得到用途广的齿轮马达系(技术方案4)。

另外，本发明的“变速机构”，意味着通过改变其旋转速度把输入的旋转动力输出的机构，也包含减速机构、增速机构等。

根据本发明，能得到噪音低、结构紧凑、能弹性且严密地满足大范围变速比的要求的齿轮传动马达，而且也能得到由多种形式的齿轮传动马达构成的齿轮传动马达系。

图1是表示本发明第一实施例的齿轮传动马达的局部剖视图。

图2是图1所示齿轮传动马达的简单行星轮装置的放大局部剖视图。

图3是是图2的III-III断面图。

图4是表示本发明第二实施例的齿轮传动马达的简单行星轮装置的局部剖视图。

图5是使用简单行星轮装置的齿轮传动马达的局部剖视图。

图6是表示把另一种变速机构连接到上述齿轮传动马达上时的局部剖视图。

图7是表示把再一种变速机构连接到上述齿轮传动马达上时的局部剖视图。

图8是表示把再一种变速机构连接到上述齿轮传动马达上时的局部剖视图。

图9是以往的齿轮传动马达的局部剖视图。

图10是表示以往的齿轮传动马达的分解透视图。

下文参照附图详细说明本发明的实施例。

如图1所示，本发明第一实施例的齿轮传动马达30是把马达装置2和传递该马达装置2的旋转动力的变速机构4组合在一起而成的。该齿轮传动马达30在上述变速机构4与马达装置2之间装有简单行星轮装置36，该行星轮装置36具有简单行星轮机构32和内部容纳该简单行星轮机构32的箱体34。

该齿轮传动马达30的马达装置2和变速机构4与图9所示的齿轮传动马达1的结构基本相同，并且在相同部分标有与该齿轮传动马达1相同的符号，其详细说明省略。

简单行星轮装置36的简单行星轮机构32如图2及图3所示，作为摩擦轮包括太阳轮38，由托架40保持并与太阳轮38的外周面转动连接的行星轮50，及以自身的内周面与该行星轮50转动连接的环形轮52。

具体地说，3个行星轮50沿太阳轮38的圆周方向按照一定间隔配置着，在各行星轮50上，游动地嵌装(意味着可以滑动、转动的状态)有与托架40设置成一体的销40A。另外，行星轮50的个数并不限于3个，也有以90度的间隔配置4个行星轮的情况。

环形轮52沿圆周方向以一定的间隔形成有螺栓孔，并通过穿过该螺栓孔的螺栓54固定到箱体34上。太阳轮38通过图中未示的键连接到马达装置2的马达轴6的前端上，并与该马达轴6成一体地转动。在托架40上一体地设置有与太阳轮38的中心轴线L同轴的传动轴40B，在传动轴40B的前端上连接有斜齿状输入小齿轮56(与图9所示的齿轮传动马达1的马达小齿轮8相同)。

另外，符号58及60是环状轮的限制部件，其中一个行星轮限制部件58由螺栓54连接在环形轮52的端面上，另一个行星轮限制部件60固定在箱体内。通过这些轮限制部件始终沿轴向限制行星轮50，可防止行星轮50沿轴向运动。

在用于容纳简单行星轮机构32的箱体34上，在中心轴线L的两端侧，一体形成相对于该中心轴线L方向朝径向(太阳轮38等的径向)外侧扩大的法兰部62A、62B，一个法兰部62A连接到马达装置2的马达法兰10(马达装置2的箱体的一部分)上，同时，另一个法兰部62B与变速机构4的箱体24连接。因此，在马达装置2一侧的法兰部62A上形成贯通中心轴线L方向的数个(作成螺孔形)螺栓孔64，使这些螺栓孔64与马达法兰10的螺栓孔10A的配置相同，另外，在变速机构4一侧的法兰部62B上，贯通中心轴线L方向形成与变速机构4的箱体24上所制成的螺孔24B的配置相同的螺栓孔6/4。

该齿轮传动马达30具有上述的构成，因而，马达装置2的旋转动力通过简单行星轮装置36传递给变速机构4。另外，由于简单行星轮装置36的箱体34作成两法兰结构，把螺栓从这两法兰部62A、62B之间的空间62C插入，并向要连接的相对侧(马达装置2一侧或变速机构4一侧)拧紧螺栓，进行固定，因而，可不受相对部件侧的安装面状态所左右地可靠地组装该简单行星轮装置。

一般来说，箱体34的两法兰结构要缩小箱体34的内部空间，这不太合适，但是，在本实施例的把简单行星轮机构32组装到内部的情况下，太阳轮38、托架40、环形轮52的任何一方必须要固定到箱体34上，因此这种变动是合适的。

另外，该简单行星轮机构32能得到大的变速比，并且能进行微妙的变速比的调整，与齿轮结构相比较，可以减少并抑制噪音。即，简单行星轮机构32具有非常优良的“变速比调整功能”。

下面，详细说明本发明第二实施例的齿轮传动马达。

首先，详细说明图4所示的组装到齿轮传动马达上的简单行星轮装置70。该简单行星轮装置70通过设置简单行星轮机构32和内部容纳该简单行星轮机构32的箱体34而构成，简单行星轮机构32，作为摩擦轮，包括太阳轮38，由托架40支持并与太阳轮38的外周面转动连接的行星轮50，及以自身的内周面与该行星轮50转动连接的环形轮52。

通过将环形轮52固定到箱体34上使其转动受到限制。另外，在太阳轮38的旋转中心位置形成轴插入孔38A，马达装置的马达轴或变速机构的输入轴的任何一方(在本实施例中是马达轴)可插入到该轴插入孔38A中。再者，在托架40的旋转中心位置也形成轴插入孔40C，马达装置的马达轴或变速机构的输入轴的任何另一方(在本实施例中是输入轴)可插入到该轴插入孔40C中。

箱体34在其两端一体地形成法兰部62A、62B，一方(太阳轮38一侧)的法兰部62A上形成与后述的马达装置的安装面一致的螺栓孔等，另一方(托架40一侧)的法兰部62B上形成与后述的变速机构的安装面一致的螺栓孔等。

即，该简单行星轮装置70是以使齿轮传动马达系列化为愿望而设计的，如果在预备了各种可与一个法兰部62A连接的马达的同时，还预备了各种可与另一个法兰部62B连接的变速机构，则通过将其组合在一起，就可以提供适用于广泛用途的齿轮传动马达系。

此外，该简单行星轮装置70中的简单行星轮机构32等的其它构成与图2所示的简单行星轮装置36基本相同，并且对相同部分标有相同的符号，因此，省略其详细说明。

下文说明组装有该简单行星轮装置70的齿轮传动马达系。

该齿轮传动马达系的第一例子的齿轮传动马达72如图5所示，在太阳轮38一侧的法兰部62A上连接马达装置2，在托架40一侧的法兰部62B上连接变速机构80。

该变速机构80在其内部容纳有具有内齿轮74及与该内齿轮74内切啮合的外齿轮76、而且该内齿轮74的中心处在外齿轮76的周围内侧的摆动内啮合齿轮减速机构(相当于国际分类F16H1/32的齿轮机构)。

马达装置2的马达轴6插入太阳轮38的轴插入孔38A中，并通过键结合而在旋转方向上相互卡合。此外，使变速机构80的外齿轮76偏心摆动旋转的输入轴82通过花键与托架40上形成的轴插入孔40C结合在一起。

齿轮传动马达72通过简单行星轮装置70对马达装置2的旋转动力减速并传递给输入轴82。传递给该输入轴82的旋转动力通过摆动内啮合齿轮减速机构78仅仅取出外齿轮76的自转成分并传递给输出轴84。

特别是，内部设有这种摆动内啮合齿轮减速机构78的变速机构80是由于外齿轮76偏心地转动而容易产生振动及噪音的结构，但是，如上文所述，通过设置简单行星轮装置70，可以确认，对于整个结构来说，能够大大超过预期地大幅度地降低噪音及振动。

下文参照图6说明齿轮传动马达系的第二例子的齿轮传动马达84。该齿轮传动马达84中，在简单行星轮装置70的太阳轮38一侧的法兰部62A上连接马达装置2，在相反一侧的法兰部62B上连接内部容纳有垂直轴齿轮减速机构86的变速机构88。

该垂直轴齿轮减速机构86包括：一端与托架40的轴插入孔40C花键连接、另一端侧上一体地形成有双曲线小齿轮90A的输入轴90；具有与该输入轴90的轴线方向垂直的旋转中心轴、并且与该双曲线小齿轮90A相啮合的双曲线齿轮92；与该双曲线齿轮92同轴且一体旋转的第一小齿轮94；与该第一小齿轮94啮合的第一齿轮96；与该第一齿轮96同轴且一体旋转的第二小齿轮98；与该第二小齿轮98啮合的输出轴齿轮100；及支持该输出轴齿轮100的空心输出轴102，输入轴90与输出轴102成直角关系。

根据该齿轮传动马达84，马达装置2的旋转动力通过简单行星轮机构32及交叉轴齿轮减速机构86，以给定的变速比传递给旋转90度配置的输出轴102。

下文参照图7说明齿轮传动马达系的第三例子的齿轮传动马达104。

该齿轮传动马达104中，在简单行星轮装置70的太阳轮38一侧的法兰部62A上连接马达装置2，在相反一侧的法兰部62B上连接内部容纳有平行轴齿轮减速机构106的变速机构108。

该平行轴齿轮减速机构106包括：一端与托架40的轴插入孔40C花键连接、另一端与输入小齿轮110A连接的输入轴110；与该输入小齿轮110A啮合的输出齿轮112；贯通该输出齿轮112的中心、与该输出齿轮112在旋转方向上卡合的空心输出轴114，输入轴110与输出轴114相互平行。

下文参照图8说明齿轮传动马达系的第四例子的齿轮传动马达116。

该齿轮传动马达116中，在简单行星轮装置36的太阳轮38一侧的法兰部62A上连接马达装置2，在相反一侧的法兰部62B上连接内部容纳有由伞齿轮构成的垂直轴齿轮减速机构118的变速机构120。该伞齿轮构成的垂直轴齿轮减速机构118包括：一端与托架40的轴插入孔40C花键连接、另一端上一体设置有伞齿轮小齿轮122A的输入轴122；与该伞齿轮小齿轮122A啮合的输出侧伞齿轮124；以及支持该输出侧伞齿轮124并使旋转轴与输入轴122垂直的空心输出轴126。

因此，在图6所示的齿轮传动马达84中，输入轴90与输出轴102是垂直关系，彼此相互错开，但是，在齿轮传动马达116中，输入轴122与输出轴126的旋转轴彼此相交。

如上文所述，由于在两法兰型箱体的内部使用了具有简单行星轮机构的简单行星轮装置36，这恰好发挥了作为联轴节的功能，因此，能容易地将多种马达装置与多种变速机构组合在一起，可形成变化范围大的齿轮传动马达系。

Claims (3)

1.一种齿轮传动马达，由马达装置和传递该马达装置的旋转动力的变速机构组合而成，该变速机构本身的输入轴与该马达装置的马达轴为同轴配置，其特征是：

在所述变速机构与马达装置之间安装有简单行星轮装置，该简单行星轮装置包括简单行星轮机构和内部容纳该简单行星轮机构的箱体，该简单行星轮机构备有作为摩擦轮的太阳轮、由托架保持并与所述太阳轮的外周转动连接的行星轮、和以自身的内周面与该行星轮转动连接的环形轮；

在内部容纳所述简单行星轮机构的箱体的所述太阳轮的轴线方向的两端侧，形成朝该太阳轮的径向外侧扩大的法兰部；

所述法兰部中的一端侧的法兰部与所述马达装置的箱体相连，而另一端侧的法兰部与所述变速机构的箱体相连，并且，该马达装置的旋转动力通过所述简单行星轮装置传递给具有同轴性的所述变速机构。

2.根据权利要求1所述的齿轮传动马达，其特征是：在所述两端侧的法兰部上，以彼此的配置相同的方式形成贯通所述太阳轮的轴线方向的数个螺栓孔；

借助于插入该螺栓孔的安装螺栓，将所述法兰部分别连接到所述马达装置和变速机构的箱体上。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮传动马达，其特征是：所述环形轮固定到内部容纳所述简单行星轮机构的所述箱体上，以便限制该环形轮的旋转；

在所述太阳轮的旋转中心位置形成轴插入孔，所述马达装置的所述马达轴及变速机构的所述输入轴的任何一方插入到该轴插入孔中；同时，

在所述托架的旋转中心位置形成轴插入孔，所述马达轴及所述输入轴的另一方插入到该轴插入孔中。

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