CN1059956C - 复合共齿摆线针轮的传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合共齿摆线针轮的传动装置。其特征是由内齿轮的一个齿在其夹角内所包容的外齿轮的齿数是Z、针轮数是Z±1对所构成的传动单元可以组成各种传动装置。达到传动比1大于、等于2的整数比。径向串联、轴向串联可增大降速比和扭矩；并联形式可增大扭矩，不改变降速比，可制成减速机、高和低速同轴输出的变速机，无动不平衡现象，齿轮具有一定的通用性。本发明具有传动比范围广、结构紧凑、扭矩大和运动平稳的优点。

Description

复合共齿摆线针轮的传动装置

本发明属于F16H类技术，特别是涉及一种用于各种机械减速或变速机构中的复合共齿摆线针轮的传动装置。

公知技术中广泛应用于各种机械传动的行星摆线减速机，是由壳体、前盖、后盖、输出轴、输入轴、针齿套、摆线轮等组成。虽然它具有体积小，重量轻，传动比范围大，运动平稳，工作可靠和寿命长的特点，但由于减速机中所应用的行星摆线针轮的传动装置的结构所限，还存在有如下不足：(1)当传动比i小于、等于17时，特别是传动比i小于、等于11时，采用传统的“一齿差”齿形时，承载能力降低；当采用现行的“二齿差”结构，虽然可使传动比i降到等于6，但也解决不了传动比i小于6的承载力低的问题。(2)由于存在偏心转臂结构，所以需要两排摆线针轮，又由于传动中径向力很大，使每个作用平面内的径向力不能内部平衡，产生的力偶矩对传动很不利；尤其在高速时，会引起振动，而产生动不平衡，则输入速度受到限制。(3)行星摆线减速机中的摆线轮均为专用型，不同的传动比不能通用，因此在制造上不够经济。(4)摆线轮传动装置中的输出机构采用加套的销轴式，由于销轴的刚性不足，而使承载力得不到提高。(5)不能适用于高、低速同轴输出的传动机构，也不便组成径向多级、行星式的组合形式。

本发明的目的在于克服公知技术中之不足而提供一种传动比范围广、结构紧凑、扭矩大和运动平稳的用于各种机械减速或变速机构中的复合共齿摆线针轮的传动装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的结构是安装在后盖上的内齿轮与安装在壳体上的外齿轮间安装有输出件与支撑体组成一体的输出支撑联合体，在输出支撑联合体的支撑体上的滑槽内装有滑块，滑块上装有一对分别与内齿轮和外齿轮相啮合的针轮，输出支撑联合体的一端架装在壳体上，另一端架装在前盖上。内齿轮、外齿轮和针轮构成的一个传动单元的结构是上述的内齿轮的一个齿在其夹角内所包容的外齿轮的齿数是Z、针轮数是Z±1对，当Z+1对时，Z为大于、等于2的正整数；当Z-1对时，Z为大于、等于4的正整数。

安装在本发明的后盖上的内齿轮在轴向可以安装1-4排，与内齿轮相对应的外齿轮也为1-4排，内、外齿轮间装有的输出件与支撑体可以制成一体，其支撑体上安装滑块的部位可以是圆孔形，也可以是矩形，与它们相匹配的滑块形状为圆柱形、矩形体，并且可以错位排列。

本发明的针轮结构可以制成一个销轴；也可以制成在销轴上套有一个针齿差；还可以在销轴上安装一个轴承。

本发明中的支撑体上安装滑块的滑槽可以制成开口形，也可以制成封闭形。

本发明的结构还可以是采用架装在后盖上的内齿轮与外内齿轮中的外齿轮之间装有固装在后盖上的支撑件的滑槽内的滑块上的一对分别与上述的内齿轮和外内齿轮中的外齿轮相啮合针轮，外内齿轮中的内齿轮与安装在壳体上的外齿轮之间装有支撑体和输出件及内齿轮成为一体的联合体，其联合本中的支撑体上的滑槽内装有滑块，该滑块上装有一对分别与外内齿轮中的内齿轮和外齿轮相啮合的针轮，联合体的一端固装于壳体上，另一端固装于输出轴上，联合体中的内齿轮与固装在壳体上的外齿轮之间安装支撑体与输出件的组合体，其支撑体的滑槽内装有滑块，滑块上安装一对分别与联合体中的内齿轮和外齿轮相啮合的针轮，组合体中的支撑体一端架装在壳体上，另一端架装在前盖上，内齿轮、外齿轮和针轮构成的一个传动单元的结构是上述的所有的内齿轮的一个齿在其夹角内所包容的外齿轮的齿数是Z、针轮数是Z±1对，当Z+1对时，Z为大于、等于2的正整数；当Z-1对时，Z为大于、等于4的正整数。

本发明的结构又可以是采用在装有磁轭线圈的后盖的中心部位装有由输入件、隔磁环和起内齿轮的作用的输入离合器外环组成的输入体，输入体中的输入离合器外环与固装在壳体上的外齿轮之间装有支撑体，支撑体的滑槽内装有滑块，其滑块上装有一对分别与输入离合器外环和外齿轮相啮合的针轮。起内齿轮作用的输入离合器外环、外齿轮和针轮构成的一个传动单元的结构是上述的输入离合器外环的一个齿在其夹角内所包容的外齿轮的齿数是Z，针轮数是Z±1对，当Z+1对时，Z为大于、等于2的正整数；当Z-1对时，Z为大于、等于4的正整数。在输入离合器外环的斜面与套装在输出轴上的输入离合器内环之间装有锥滚，输出轴的一端装在装有磁轭线圈的前盖上，前盖固装在壳体上，输入离合器内环上的结合爪与输出轴上的由输出件、隔磁环及输出离合器外环组成的输出体的结合爪相接，输出离合器外环与输出离合器内环之间装有锥滚，输出离合器内环的结合爪与支撑体的结合爪相接。

本发明的结构还可以是采用装于后盖上的形状为偏心圆的内齿轮与安装在壳体上的外齿轮之间装有支撑体和输出件组成一体的输出支撑联合体，其支撑体上的滑槽内装有滑块，滑块上装有一对分别与内齿轮和外齿轮相啮合的针轮，输出支撑联合体的一端安装在壳体上，另一端安装在前盖上。内齿轮、外齿轮、针轮构成一个传动单元的结构是上述偏心圆的内齿轮所包容的外齿轮为奇数，其齿数为Z，偏心圆的内齿轮所包容的针轮数是Z±1对，当Z+1对时，Z为大于、等于2的正整数；当Z-1对时，Z为大于、等于4的正整数。

本发明具有的优点和积极效果是：

①本发明适用传动比i大于等于2的任何整数传动比，偶数和奇数的传动比均适用。

②小传动比时，可通过增加传动单元数来增加同时啮合齿数，提高承载能力而不改变传动比；也可通过针轮滑块的轴向多列错位排法改善运转平稳性。

③传动单元数大于1的情况下，均无偏心现象，径向力内部平衡，也没有动不平衡现象，结构紧凑，可提高输入转速。

④由于外齿是内凹型，内齿的曲率半径大，则提高了接触应力，也相应提高了承载能力。

⑤内齿、外齿、针轮滑块在一定条件下可组成不同的传动比，因此具有通用性，经济性也好。

⑥输出机构根据需要可与针轮滑块支撑体或者是外齿制成一整体，因此增加了刚度、强度；针轮滑块支撑体的受力直径大，提高了承载能力。

⑦在传动比不变的情况下，通过增加传动单元数、针轮滑块的轴向多排结构、输出机构的整体式可组成大扭矩减速机。

⑧在传动单元大于1的情况下，可以很方便地组成高、低速同轴输出的变速装置。

⑨可组成径向多级、轴向多级、单级及它们的混合形成。

⑩在传动单元等于1的情况下，可采用轴向多排形式，达到径向力平衡和力偶矩平衡，消除力不平衡的现象。

本发明有如下附图：

图1为单级的减速机结构示意图；

图2为图1的A-A剖示图；

图3为图1中输出支撑联合体5的圆周展开示意图；

图4为大扭矩的单级减速机的结构示意图；

图5为图6中输出支撑联合体58的结构示意图；

图6为径向二级和轴上再串一级的三级减速机的结构示意图；

图7为图6中外内齿轮56的结构示意图；

图8为高、低速同轴输出的变速机的结构示意图；

图9为传动单元等于1的减速机结构示意图。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的详述：

实施例一：参见图1、图2、图3。

这是一个单级的减速机装置，传动单元大于1，传动单元是本发明使用的技术术语，即内齿轮的一个齿在其夹角∠AOB内所包容的外齿轮齿数是Z、针轮数是Z±1对，当Z+1对时，Z为大于、等于2的正整数；当Z-1对时，Z为大于、等于4的正整数。传动单元数等于内齿轮齿数。本实施例选用的是一排四个传动单元，即4个向外凸的内齿轮3同时啮合16个针轮2，对应的12个内凹的外齿轮1也同时啮合16个针轮4，这四个传动单元中每两个针轮2、4在16条射线上，其针轮结构在本实施例中是采用销轴7上套有一个针齿套6而构成。本实施例的具体安装结构是，内齿轮通过两个轴承25、卡圈24、卡圈27、挡圈26装在后盖10上，为了提高本实施例中结构的刚性，将输出件与支撑体组成一体的输出支撑联合体5通过轴承13、环28、轴承18、前盖17、垫15、螺钉16安装在壳体12上，外齿轮也通过销14固装在壳体上。在输出支撑联合体中的支撑体上的矩形滑槽内装有矩形体的滑块8，滑块上安装两个针轮2、4分别与内齿轮和外齿轮相啮合，将输出支撑联合体的支撑体安装滑块的滑槽制成开口形状。在输出支撑联合体的输出件上通过螺钉22固定装有挡住滑块作轴向移动的架21，另外后盖通过螺钉11也与壳体固装在一起，再通过螺钉23与电机9固装。

本实施例的工作原理是：电机通过电机轴及键20带动外凸的内齿轮旋转，与针轮、滑块、内凹的外齿轮相互啮合，又因外齿轮固定，所以输出支撑联合体的输出件也旋转，这样再通过键19就可把运动输出了。本实施例与行星摆线减速机相比，结构紧凑、体积小、重量轻，无振动源，因此传出动力平稳。另外，当外齿轮齿数不变时，可改变针轮的对数和内齿轮齿数，就可以组成不同的传动比，所以外齿轮、针轮、滑块具有通用性。

实施例二：参见图4和图5。

这是一个大扭矩的单级减速机装置，传动单元大于1、每排两个传动单元；本实施例选用轴向装有相同的3排的6个传动单元，其针轮41、42的结构在本实施例中采用销轴结构。本实施例的工作原理同实施例一。具体安装结构是：3排内齿轮33用键34安装在输入轴112上，输入轴用轴承32和轴承111分别安装在后盖30及支撑体与输出件组成一体的输出支撑联合体35上，后盖通过螺钉29固定于壳体38上，用键40与壳体联接固定的外齿轮39也为3排，在内齿轮和外齿轮间装有的输出支撑联合体上具有与内、外齿轮相对应的3排错位排列的圆孔形内装有圆柱形的滑块31，滑块上装有一对分别与内、外齿轮相啮合的针轮41、42，输出支撑联合体的一端装于用螺钉37固装于壳体上的前盖36上。

本实施例与行星摆线减速机相比，其优点在于通过轴向多排齿轮的方法，增加传动单元数，在不改变传动比的情况下，增加了承载齿数，增强了传动扭矩；又由于滑块轴向多排错位排列，所以也保证了运转平稳性。

实施例三：参见图6和图7。

这是一个径向二级和轴向再串一级的三级减速机装置。对于三级传动，传动单元仍大于1。本实施例则需要三排，每排仍为同实施例一结构的四个传动单元，具体安装结构是，用螺钉43紧固在壳体59上的后盖54上的轴承53内孔中装有内齿轮52，内齿轮与具有内孔齿和外圆周也有齿的外内齿轮56中的外齿轮之间装有固装后盖上的支撑件55，在其矩形的滑槽内装有滑块49，滑块上装有一对销轴式的分别与内齿轮和外内齿轮中的外齿轮相啮合的针轮50、51。外内齿轮中的内齿轮与用销44固装在壳体上的外齿轮45之间装有由支撑体和输出件及内齿轮组成一体的联合体62，其联合体中的支撑体上的滑槽内的滑块46上装有一对分别与外内齿轮中的内齿轮和外齿轮相啮合的针轮47、48。联合体的一端固装于通过环58安装在壳体上的轴承57的内孔中，另一端装于安装在输出轴64上的轴承63的外圆上。联合体中的内齿轮与用销44固定在壳体上的外齿轮61之间装有支撑体和输出件的组合体68，其组合体中的支撑体的滑槽内装有滑块72，滑块上安装一对针轮70、71分别与联合体中的内齿轮和外齿轮61相啮合。组合体中的支撑体的一端装于安装在壳体上的轴承60的内孔中，另一端通过螺钉73固装在壳体上的前盖74上的轴承69的内孔中，组合体中的支撑体露出前盖的端面上装有用螺钉66固紧的挡盖67和垫圈65，用于输出轴64的轴向定位。

本实施例的工作原理是：运动由内齿轮52输入，通过两个针轮50、51、滑块49运动传至外内齿轮56，为第一级降速；由外内齿轮输出，通过两个针轮47、48、滑块46及与外齿轮45相互作用，运动由联合体62中的输出件输出，为第二级降速；联合体中的输出件的输入由其内齿轮通过两个针轮70、71、滑块72、外齿轮61的运动由组合体68中的输出件输出，这是第三级降速；最后的运动由组合体中的输出件通过输出轴64输出。

本实施例与行星摆线减速机相比，其优点在于三级传动获得很大的降速比，充分体现了结构紧凑和体积小及重量轻的特点。

实施例四：参见图8。

这是一台高、低速同轴输出的变速的复合共齿摆线针轮的传动装置。此装置使用了中国发明专利891078622、“滚动摩擦离合器”的技术。它的传动单元仍大于1，本实施例也仍选用一排四个传动单元。具体安装结构是，在壳体98上通过螺钉75紧固带有磁轭线圈77的后盖76，其中心部位通过轴承79装有由输入件80、隔磁环78、起内齿轮作用的输入离合器外环82组成输入体，输入体中的输入离合器外环与用销102固装在壳体上的外齿轮103之间装有支撑体84，支撑体的滑槽内装有滑块99，其上装有一对针轮100、101分别与起内齿轮作用的输入离合器外环和外齿轮相啮合。输入离合器外环的斜面与套装在输出轴92上的输入离合器内环81之间装有锥滚83，输入离合器内环的结合爪与由输出离合器外环88、隔磁环90、输出件91组成输出体中的输出离合器外环的结合爪相接。输出离合器外环的斜面与套装在输出体上的输出离合器内环89之间装有锥滚87，输出离合器内环的结合爪与装在轴承85和轴承86上的支撑件84的爪相接，输出轴92用键93与输出体套装在一起并安装在轴承86和轴承94上，轴承94安装在带有磁轭线圈95的前盖97上，前盖用螺钉96装在壳体上。

本实施例的工作原理是：磁轭线圈77给电，而磁轭线圈95断电，输入离合器内环81通过锥滚83与输入离合器外环82固联在一起；输出离合器外环88在锥滚87处与输出离合器内环89断开。运动由有输入件80、隔磁环78、输入离合器外环82的组成的输入体传入，经过起到内齿轮作用的输入离合器外环、针轮、滑块、外齿轮的一路在锥滚87处形成断路，不能传入输出件91。另一路经过锥滚83、输入离合器内环上的结合爪传入输出件91后，再传入输出轴92形成高速输出。反之，磁轭线圈77断电，磁轭线圈95给电，输入离合器内环在锥滚83处与输入离合器外环断开，而输出离合器外环88在锥滚87处与输出离合器内环89固连在一起。运动由有输入件80、隔磁环78、输入离合器外环组成的输入体传入，经过输入离合器外环、针轮、滑块、外齿轮相互作用，由支撑体84、输出离合器内环89上的结合爪、锥滚87，输出离合器外环88将运动传入输出件91后，再传入输出轴92，形成低速输出。另一路在锥滚83处断开，不能将运动传入输入离合器内环上的结合爪和输出件91。本结构具有同轴可以输出高、低速的特点，而且进一步说明了本发明使用范围广泛。

实施例五：参见图9。

这是一个轴向双排、每排的针轮错位排列成两行并且每排有一个传动单元的减速装置。当每排的传动单元等于1时，为保证滑块有足够的空间，每排中的滑块数必须为偶数，而且是隔一齿的滑块各组成一行。本实施例的具体安装结构是，装在后盖106上的形状为偏心圆的内齿轮109通过卡圈107安装在轴承108和轴承121上，齿数为奇数的外齿轮125通过键124安装在壳体116上，壳体通过螺钉110固装后盖上。如图9中所示的A和B对应的外齿轮与C和D对应的外齿轮的齿数相等，但要相对错一齿。在内齿轮和外齿轮之间装有支撑体和输出件组成一体的输出支撑联合体120，输出支撑联合体中的支撑体上的滑槽装有滑块115，滑块上装有一对分别与内齿轮和外齿轮相啮合的针轮113、114，输出支撑联合体安装在轴承105和轴承122上。轴承105通过环104安装在壳体上，轴承122安装在前盖123上，前盖通过螺钉118和垫117也安装在壳体上。

本实施例的工作原理是：内齿轮旋转与针轮、滑块、外齿轮相互啮合，又因外齿轮固定，所以输出支撑联合体减速旋转，通过键119把运动输出。本结构在工作状态下，如图9所示的A和B及C和D的力偶矩平衡，无力不平衡的现象，另外径向力也平衡，因此具有降速大、扭矩大和运转平稳的特点。

Claims (6)

1.一种复合共齿摆线针轮的传动装置，是由壳体、前盖、后盖，以及后盖上安装内齿轮，壳体上安装外齿轮，安装在内、外齿轮之间的输出件及其输出件上滑槽内的滑块和借助滑块上安装的一对分别与内、外齿轮相啮合的针轮组成，其特征在于：输出件与支撑体组成一体为套筒形的输出支撑联合体；同心的内、外齿轮和针轮相啮合时构成一个传动大于、等于2的整数的传动单元，该传动单元的具体结构是，内齿轮的一个齿在其夹角内所包容的外齿轮的齿数是Z，针轮数是Z±1对；当Z+1对时，Z为大于、等于2的正整数，当Z-1对时，Z为大于、等于4的正整数。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：在所述输出支撑联合体上开有滑槽，其内装有滑块(8)，输出支撑联合体可以是一端架装于壳体，其另一端架装于前盖(17)。

3.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：所述的输出支撑联合体也可以是合二为一的输出支撑组合体，其架装在后盖(54)上的内齿轮(52)与外内齿轮(56)中的外齿轮之间装有固装在后盖上的支撑件(55)的滑槽内的滑块(49)上的一对分别与上述的内齿轮和外内齿轮中的外齿轮相啮合针轮(50)、(51)，外内齿轮中的内齿轮与安装在壳体(59)上的外齿轮(45)之间装有支撑体和输出件及内齿轮成为一体的联合体(62)，其联合体中的支撑体上的滑槽内装有滑块(46)，该滑块上装有一对分别与外内齿轮中的内齿轮和外齿轮相啮合的针轮(47)、(48)，联合体的一端安装于壳体，另一端安装于输出轴，联合体中的内齿轮与固装在壳体上的外齿轮(61)之间安装支撑体与输出件的组合体(68)，其支撑体的滑槽内装有滑块(72)，滑块上安装一对分别与联合体中的内齿轮和外齿轮相啮合的针轮(70)、(71)，组合体中的支撑体一端架装于壳体，另一端架装于前盖(74)。

4.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于：安装在后盖上的内齿轮，它在轴向可以安装1-4排，与内齿轮相对应的外齿轮也为1-4排，内、外齿轮间装有的输出件与支撑体可以制成一体，其支撑体上安装滑块的部位可以是圆孔形，也可以是矩形，与它们相匹配的滑块形状为圆柱形、矩形体，并且可以错位排列。

5.根据权利要求1或4所述的传动装置，其特征在于：针轮结构可以制成一个销轴；也可以制成在销轴上套有一个针齿套；还可以在销轴上安装一个轴承。

6.根据权利要求5所述的传动装置，其特征在于：支撑体上安装滑块的滑槽可以制成开口形，也可以制成封闭形。

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