CN106164534B

CN106164534B - 具有两互锁轮系的装置

Info

Publication number: CN106164534B
Application number: CN201480069605.4A
Authority: CN
Inventors: B·瑟瓦根; M·勒伯伦
Original assignee: Saifeng Electronic And Defense Co
Current assignee: Saifeng Electronic And Defense Co
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2018-10-30
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: FR3015606B1; US20160319910A1; WO2015090977A1; FR3015606A1; CN106164534A; US10161481B2

Abstract

本发明涉及一种齿轮装置，其特征在于，它至少包括：‑提供有中心齿轮的一个轴；‑具有内齿的至少两个同轴环形齿轮，即：至少一个第一环形齿轮和一个第二环形齿轮，该第二环形齿轮具有至少一个第一环形段和一个第二环形段；以及‑与中心齿轮、第一环形齿轮以及第二环形齿轮的各段啮合的行星齿轮，其中所述段以特定的带齿关系彼此啮合。

Description

具有两互锁轮系的装置

技术领域

本发明涉及一种具有嵌套轮系的装置。

背景技术

行星齿轮系已知包括：具有外齿的内中心齿轮，以及具有内齿的外环形齿轮，以及具有外齿的、在行星齿轮支座上安装在中心齿轮和环形齿轮(或环)之间的行星齿轮，行星齿轮支座安装为相对于中心齿轮和环枢转。操作时，中心齿轮和环形齿轮之一相对于它们中的另一个保持静止，而行星齿轮支座构成轮系的入口和出口，反之亦然。因此，每个行星齿轮上的每个点描述了行星路径，这就是这种类型的轮系名称的由来。入口和出口之间的传动比取决于环和中心齿轮以及行星齿轮上的齿数，且其值可以达到约为10。这种类型的轮系是有利的，因为其横向尺寸(受限于环的尺寸)以及其良好的效率。最大传动扭矩取决于实际与环和中心齿轮啮合的行星齿轮的数量。

为了增加行星齿轮的数量，以及由此产生的最大传动扭矩，已经提出省略行星齿轮支座。

轮系因此已知被称为“嵌套的”，包括：具有中心齿轮的主轴、静环、动环、以及行星齿轮，每个行星齿轮提供有分别与中心齿轮和两个环之一啮合的入口第一段，以及与另一个环啮合的第二段。主轴和动环构成轮系的入口和出口，反之亦然。传动比由中心齿轮、行星齿轮两段中的每一段以及两个环中的每一个的齿数确定。嵌套轮系拥有的最大传动扭矩大于传统行星轮系的扭矩，但是效率较低。

此外，当两个行星段上的齿数不同的时候，通过切割来机加工带齿段需要利用机加工进行，并反复进行数次。不幸地是，组装限制需要每个带齿段具有至少一个精确相互对齐的齿，这是在切割后难以实现的。此外，通过切割来机加工带齿段也需要带齿段之间具有大宽度的槽，以使得切割工具可以松开。尽管如此，这种槽一般太小而不能让研磨轮松开，因此防碍了任何后续的研磨阶段，由此限制了机加工的精确度。质量水平因此可以通过对最大传动扭矩设限而获得，因为轮系中每个齿轮上所承受的载荷分布是不平衡的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌套轮系，其在最大传动扭矩方面呈现了更好的性能。

为此，本发明提供一种齿轮装置，至少包括：

·具有中心齿轮的轴；

·具有内齿的至少两个同心环，也即至少一个第一环和至少具有第一环形段和第二环形段的第二环；

·第一行星齿轮，每个至少提供有与中心齿轮、第一环和第二环的第一段啮合的第一带齿段；以及

·第二行星齿轮，每个至少提供有与中心齿轮、第一环和第二环的第二段啮合的第二带齿段。

第一环的齿数与中心齿轮的齿数相加之和是第一行星齿轮的齿数与第二环的段数相乘结果的倍数，而第二环的齿数与中心齿轮的齿数相加之和是第一行星齿轮数量的倍数。

第一环形段和第二环形段具有相同的齿并且在它们之间呈现角度偏移，该角度偏移对应于齿数，该齿数是第二环的段数的倒数。

因此，该装置可以被认为是多个嵌套轮系(当第二环中具有两段时是两个嵌套轮系)，它们自己相互嵌套。每个行星齿轮啮合在第一环上和第二环的环形段之一上。每个行星齿轮段可以被认为是单个带齿段。行星齿轮和具有不同齿数的环之间的中心到中心距离由齿上的适当缩进(setback)确保。每个行星齿轮的单个带齿段因此可以通过研磨获得。通过这种机加工方法所获得的质量水平比通过切割获得的要高很多，这样装置可以承受较大载荷。

在特殊的实施例中，第一环具有设置在第二环一侧上的第一环形段和第二环形段，每个行星齿轮提供有与第一带齿段隔开一定间距的第二带齿段，该间距比第二环的环形段的宽度要大，第一带齿段未与第二环啮合，这样每个第一行星齿轮的第一带齿段与第一环的第一环形段以及第二环的第一环形段啮合，每个第一行星齿轮的第二带齿段与第一环的第二环形段啮合，每个第二行星齿轮的第一带齿段与第一环的第二环形段以及第二环的第二环形段啮合，以及每个第二行星齿轮的第二带齿段与第一环的第一环形段啮合。

因此，轮系通过以下形成为对称的：第一环和两个环形段的设置，这些环形段相对于第二环的两段之间的接合平面是对称放置的，并且以这样的方式在每个行星齿轮上增加段，即：第一行星齿轮和第二行星齿轮交替设置并相对设置，与第一环的两个环形段啮合。传递载荷的齿数因此增加并且行星齿轮的倾斜被消除。

最后，在第二环的两个段之间或者第一环的两个段之间或者中心齿轮的两个段之间，在第一和第二行星齿轮上啮合的一个段以及在第二行星齿轮上啮合的另一个段，整合了弹性齿隙(backlash)占据装置，使其能够获得无齿隙的嵌套轮系。能够传递与一个轮系的能力对应的扭矩减去弹性元件在其它轮系上所施加的载荷(第一行星齿轮传递载荷，第二行星齿轮尾随)。

附图说明

本发明其它特征和优势在阅读本发明的特定的非限定性实施例的以下说明时呈现。

参考附图，其中：

·图1是显示了本发明第一实施例的装置的运动学简图；

·图2是该装置的切开的透视图；

·图3是装置在图2的平面III上的剖视图；

·图4是显示了本发明第二实施例的装置的运动学简图；

·图5是显示在第二环的两个段之间具有齿隙占据部件的装置的运动学简图，这是齿隙占据部件的第一变型；

·图6是显示在第一环的两个段之间配装有齿隙占据部件的装置的运动学简图，这是齿隙占据部件的第二变型；以及

·图7是显示在中心齿轮的两个段之间配装有齿隙占据部件的装置的运动学简图，在齿隙占据部件的第一变型中，中学齿轮的两个段已被分成两个分开的段。

具体实施方式

举例来说，本发明的装置可以与齿轮电机相关联，从而形成致动器。举例来说，这种致动器可以用于移动飞机的飞行控制表面。

参考图1至4，本发明的齿轮装置包括框架1，其上安装有：

·轴2，该轴设有中心齿轮3；

·三个环4.1，4.2和5，具有绕着轴2同轴设置的内齿；以及

·第一行星齿轮6.1和第二行星齿轮6.2，安装在环和中心齿轮3之间，从而平行于轴2延伸并绕着轴2旋转。

环4.1和4.2具有将它们相对彼此紧固并且将它们紧固到飞机的固定结构部分的装置，例如通过螺栓。环4.1和4.2形成第一环的两个环形段。环4.1和4.2位于下方被称为外环。

形成框架的端件1.1和1.2安装在环4.1和4.2上以封闭它们。端件1.1和1.2有助于将装置限制成一体。

轴2安装在端件1.1和1.2上以绕着组件的中心轴线枢转，并与中心齿轮3相对，其具有一端，布置为与电机的输出轴旋转连接，例如通过键连接、联接接头、开口销等。

环5布置在环4.1和4.2之间。环5(或者中心环)安装在两个连接到环4.1和4.2的轴承上，从而绕着组件的中心轴线枢转；在该示例中，环5通过滚珠轴承连接到两个环4.1和4.2。环5具有面对环4.1的第一环形段5.1，和面对环4.2的第二环形段5.2。环形段5.1和5.2具有相同的齿，且它们利用半齿的角度偏移相互连接。在该示例中，环5的每个环形段5.1和5.2具有例如通过螺栓连接到飞行控制表面的各个曲柄臂，两个环形段5.1和5.2之一的曲柄臂具有用于螺栓穿过的孔，该孔具有大于螺栓横截面的截面，从而允许角度偏移。

在本示例中，第一行星齿轮6.1的数量是三个，它们中的每个都具有啮合中心齿轮3、环4.1和中心环5的环形段5.1的第一带齿段8.1，以及啮合环4.2的第二带齿段9.1。每个行星齿轮6.1的第一带齿段8.1和第二带齿段9.1间隔开一定距离，该距离大于环形段5.2的宽度，第一带齿段8.1未与第二环形段5.2啮合。

第二行星齿轮6.2的数量是三个，它们中的每个都设有至少啮合中心齿轮3、环4.2以及中心环5的第二环形段5.2的第一带齿段8.2，以及啮合环4.1的第二带齿段9.2。每个行星齿轮6.2的第一带齿段8.2和第二带齿段9.2间隔一定距离，该距离大于环形段5.1的宽度，第一带齿段8.2未与环形段5.1啮合。总而言之，第二行星齿轮与第一行星齿轮相同。

行星齿轮优选地通过未示出的传统滚圈来径向支撑。

环形段5.1的齿数与环形段5.2的齿数相同。中心齿轮3的齿数加上环5的环形段5.1，5.2中的一个或另一个的齿数之和等于第一行星齿轮6.1数量的倍数(第一行星齿轮6.1的数量与第二行星齿轮6.2的数量相同)。

环4.1的齿数与环4.2的齿数相同。每个环4.1，4.2的齿数与段5.1和5.2的齿数不同，且中心齿轮3的齿数加上环4.1或4.2中的一个或另一个的齿数之和等于行星齿轮6.1、6.2总数的倍数(即，在该示例中为六倍)。

由于段8.1的作用，行星齿轮6.1的存在限制了环4.1的齿，以及环5的第一环形段5.1的齿相互对齐。由于段8.2的作用，行星齿轮6.2的存在限制了环4.2的齿以及环5的第二环形段5.2的齿相互对齐。

举例来说，齿数如下：

·中心齿轮3的齿数为24；

·环4.1，4.2的齿数是54；

·环5的齿数为57；以及

·带齿段8.1、8.2、9.1、9.2的齿数为16。

总而言之，各种数字特征通过以下关系相互关联：

·第一行星齿轮6.1的数量(或者第二行星齿轮6.2的数量)是环5的齿数加上中心齿轮3的齿数之和的公约数，也是环4.1，4.2的齿数加上中心齿轮3的齿数之和的公约数；以及

·环5的齿数不等于环4.1，4.2的齿数。

优选地：

·行星齿轮6.1，6.2的最大数量等于中心齿轮3的齿数以及环4.1，4.2的齿数的最大公约数；以及

·第一行星齿轮6.1(或第二行星齿轮6.2)的最大数量等于环5的齿数以及环4.1，4.2的齿数的最大公约数。

参考图4，如第一实施例那样，第二实施例的装置包括：

·两个端件1.1，1.2；

·具有中心齿轮3的轴2；

·三个环4.1，4.2和5，它们绕着轴2同轴布置；以及

·第一行星齿轮6.1和第二行星齿轮6.2安装在环和中心齿轮3之间，以平行于轴2延伸并绕着轴2旋转。

尽管如此，在第二实施例中，中心环5相对于飞机的固定结构部分是静止的，且外环4.1和4.2连接到飞行控制表面并相对于飞机的固定结构部分是可移动的。

自然，本发明不限于所述实施例，但覆盖了权利要求所限定的本发明范围内的任意变型。

特别地，可以修改该装置的一般性结构。

行星齿轮的数量可以不同于所述：比如其可以是九个。在这种情况下，中心环具有三个环形段，它们相对于彼此偏移齿的三分之一。中心齿轮的齿数加上外环的齿数之和等于九的倍数，而中心齿轮的齿数加上中心环的每个环形段的齿数之和等于三的倍数。

能够在轴上设置空转齿轮，从而支撑行星齿轮同时将它们沿径向保持就位。

只要遵守上面给出的公式就可以修改齿数。

装置仅需要具有一个外环4。

装置的变型在第二环的两个段之间、或第一环的两个段之间、或中心齿轮的两个段之间具有齿隙占据系统，这些段中的一个啮合第一行星齿轮而另一个啮合第二行星齿轮。

参考图5，系统包括具有弹性环形元件10形式的齿隙占据部件，其可旋转地将段5.1，5.2连接到出口。借助它的弹性，弹性环形元件10在段5.1和5.2之间经由出口5施加扭矩，从而占据装置的与齿轮连接的其它部件之间存在的任意齿隙。

参考图6，系统包括具有弹性部件10形式的齿隙占据部件，其可旋转地将段4.1，4.2相互连接。借助它的弹性，弹性环形元件10在段4.1和4.2之间经由固定框架施加扭矩，从而占据装置的与齿轮连接的其它部件之间存在的任意齿隙。

参考图7，中心齿轮3包括与第一行星齿轮8.1啮合的第一段3.1以及与第二行星齿轮8.2啮合的第二段3.2。系统包括具有弹性元件10形式的齿隙占据部件，其可旋转地将中心齿轮3的段3.1，3.2相互连接。借助它的弹性，弹性元件10在段3.1和3.2之间经由轴2施加扭矩，从而占据了装置的与齿轮连接的其它部件之间存在的任意齿隙。

Claims

1.一种齿轮装置，其特征在于，它至少包括：

·具有中心齿轮(3)的轴(2)；

·具有内齿的至少两个同轴环，即：至少一个第一环，以及至少具有第一环形段(5.1)和第二环形段(5.2)的第二环(5)；

·第一行星齿轮(6.1)，各自设有至少啮合中心齿轮(3)、第一环以及第二环(5)的第一环形段(5.1)的第一带齿段；以及

·第二行星齿轮(6.2)，各自设有至少啮合中心齿轮(3)、第一环以及第二环(5)的第二环形段(5.2)的第一带齿段；

其中第一环中每一个的齿数加上中心齿轮(3)的齿数之和是这样的数值，即：为第一行星齿轮乘以第二环(5)的段数的结果的倍数；

其中第二环的齿数加上中心齿轮(3)的齿数之和是第一行星齿轮(6.1)的数量的倍数；并且

其中第一环形段(5.1)和第二环形段(5.2)具有相同的齿，且在它们之间呈现角度偏移，该角度偏移对应于齿数，该齿数是第二环(5)的段数的倒数。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一环具有第一环形段(4.1)以及布置在第二环(5)一侧上的第二环形段(4.2)，每个行星齿轮(6.1，6.2)提供有与第一带齿段隔开一定间距的第二带齿段，该间距大于第二环的第一和第二环形段(5.1，5.2)的宽度，且第一带齿段未与第二环的环形段啮合，这样每个第一行星齿轮(6.1)的第一带齿段啮合第一环的第一环形段(4.1)以及第二环(5)的第一环形段(5.1)，每个第一行星齿轮(6.1)的第二带齿段啮合第一环的第二环形段(4.2)，每个第二行星齿轮(6.2)的第一带齿段啮合第一环的第二环形段(4.2)以及第二环(5)的第二环形段(5.2)，且每个第二行星齿轮(6.2)的第二带齿段啮合第一环的第一环形段(4.1)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第二环(5)相对于框架(1)是可移动的，且第一环相对于框架(1)是静止的。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第二环(5)相对于框架(1)是静止的，且第一环相对于框架(1)是可移动的。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，行星齿轮(6.1，6.2)由滚圈径向支撑。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，行星齿轮(6.1，6.2)由空转齿轮径向支撑。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，包括齿隙占据系统。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，齿隙占据系统包括可旋转地将第二环(5)的第一和第二环形段(5.1，5.2)连接在一起的弹性元件。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，齿隙占据系统包括可旋转地将中心齿轮(3)的两个段连接在一起的弹性元件，其中一段啮合第一行星齿轮(6.1)而另一段啮合第二行星齿轮(6.2)。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，齿隙占据系统包括可旋转地将第一环的第一和第二环形段(4.1，4.2)连接在一起的弹性元件。