CN108953500B - 齿轮传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不使装置大型化就能够设定较大的输入输出比并且能够提高输入输出比的选择或设定的自由度的齿轮传动装置。具备:行星架(4),其与第一轴(2)连结;第一行星齿轮(P1),其以能够自转的方式保持于行星架;第一齿圈(R1),其与规定的固定部(C)连结且与第一行星齿轮啮合;第一太阳齿轮(S1),其与第一行星齿轮啮合;第二太阳齿轮(S2),其与第一太阳齿轮一体地旋转;第二行星齿轮(P2),其以能够自转的方式保持于行星架(4)并且与第二太阳齿轮啮合;第三行星齿轮(P3),其与第二行星齿轮一体地旋转;第二齿圈(R2),其与第三行星齿轮啮合并且与第二轴(14)连结。

Description

齿轮传动装置
技术领域
本发明涉及使用行星齿轮机构传递动力的齿轮传动装置。
背景技术
这种装置的一个例子记载于专利文献1。该装置具备两个步进行星齿轮和行星架,该行星架将上述步进行星齿轮支承为能够自转以及公转。在该行星架连结有马达。各步进行星齿轮等间隔地配置于行星架的同一圆周上,具有固定侧行星齿轮和直径小于该固定侧行星齿轮的输出侧行星齿轮。另外,在与行星架的旋转中心轴线同轴上配置有:固定齿轮,其固定于规定的固定部;和输出齿轮,其与输出轴连结。固定齿轮是直径大于固定侧行星齿轮的齿轮,固定侧行星齿轮与该固定齿轮啮合。输出齿轮是直径大于输出侧行星齿轮的齿轮,输出侧行星齿轮与该输出齿轮啮合。而且,若行星架借助马达的扭矩旋转,则固定侧行星齿轮与固定齿轮啮合并自转以及公转。该自转转速成为根据固定侧行星齿轮与固定齿轮的齿数的比决定的转速,输出侧行星齿轮以该转速自转。与该输出侧行星齿轮啮合的输出齿轮即输出轴以跟输出侧行星齿轮与输出齿轮的齿数的比、输出侧行星齿轮的自转转速以及公转转速对应的转速旋转。即,马达的转速相对于输出轴的转速的比亦即变速比由各固定侧行星齿轮与固定齿轮的齿数比以及输出侧行星齿轮与输出齿轮的齿数比决定,马达扭矩根据该变速比增减并从输出轴输出。
专利文献1:日本特开2010-60095号公报
在专利文献1所记载的装置中,使让输出齿轮或与之一体的输出轴旋转的输出侧行星齿轮公转,并且通过固定齿轮以及与之啮合的固定侧行星齿轮对该输出侧行星齿轮的自转转速进行减速,因而在构成为减速机构的情况下,能够增大减速比。然而,在专利文献1所记载的结构中,与行星架连结的输入轴和设置有固定齿轮的输出轴在隔着上述的齿轮机构的两侧配置于同一轴线上。因此,用于输入的机构与用于输出的机构的配置存在制约,例如在搭载于车辆的情况下,在车载性方面存在改进的余地。另外,在专利文献1所记载的结构中,决定变速比的各齿轮配置于行星架的内周侧,因而在组装性、齿轮的加工性等方面制约各齿轮的直径、齿数,其结果是,存在制约作为装置整体的变速比例如无法增大减速比等课题。
发明内容
本发明着眼于上述技术课题而完成的,其目的在于提供一种不使装置大型化就能够设定较大的输入输出比并且能够提高输入输出比的选择或设定的自由度的齿轮传动装置。
为了实现上述目的,本发明的齿轮传动装置在被输入扭矩或输出扭矩的第一轴与输出扭矩或被输入扭矩的第二轴之间以增加或减少扭矩的方式来传递扭矩,所述齿轮传动装置的特征在于,具备:行星架,其与上述第一轴连结;第一行星齿轮,其以能够自转的方式保持于上述行星架;第一齿圈,其与规定的固定部连结且与上述第一行星齿轮啮合;第一太阳齿轮,其与上述第一行星齿轮啮合;第二太阳齿轮,其与上述第一太阳齿轮一体地旋转;第二行星齿轮,其以能够自转的方式保持于上述行星架并且与上述第二太阳齿轮啮合;第三行星齿轮,其与上述第二行星齿轮一体地旋转;以及第二齿圈,其与上述第三行星齿轮啮合并且与上述第二轴连结。
在本发明中,可以构成为还具备:外齿齿轮,其形成于上述行星架;传动齿轮,其与上述外齿齿轮啮合,上述第一轴与上述传动齿轮连结。
在本发明中,可以构成为向上述第一轴输入上述扭矩,从上述第二轴输出上述扭矩。
根据本发明,例如若向第一轴输入扭矩,则行星架承受该扭矩而旋转。伴随与此,第一行星齿轮在第一齿圈的内侧旋转,第一太阳齿轮从第一行星齿轮承受扭矩而旋转。另外,第二太阳齿轮与第一太阳齿轮一体地旋转。第二行星齿轮从第二太阳齿轮承受扭矩而旋转。另外,第三行星齿轮与第二行星齿轮一体地旋转,从第二轴输出扭矩。即,在本发明所涉及的齿轮传动装置中,根据第一齿圈与第一太阳齿轮的传动比、第二太阳齿轮与第二行星齿轮的传动比以及第三行星齿轮与第二齿圈的传动比,设定第一轴与第二轴的变速比(减速比)。因此,即便形成齿轮对的齿轮彼此的齿数的差较小,也能够使输入转速与输出转速的比较大。换言之,不使任一齿轮大型化就能够获得高减速比。另外,由于输入输出比的设定中使用的齿轮的数量即参数的数量能够比以往多,因而能够提高设定输入输出比的自由度,并且能够扩大输入输出比的设定范围。而且,能够使齿轮传动装置史无前例地小型化。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式中的齿轮传动装置的一个例子的示意图。
图2是示意性地表示本发明的实施方式中的齿轮传动装置的其他例子的示意图。
附图标记说明:
1…齿轮传动装置;2、17、18…输入轴;3、23、24…促动器;4…行星架;14…输出轴;20…外齿齿轮;21、22…传动齿轮;S1…第一太阳齿轮;S2…第二太阳齿轮;P1…第一行星齿轮;P2…第二行星齿轮;P3…第三行星齿轮;R1…第一齿圈;R2…第二齿圈;C…壳体。
具体实施方式
图1是示意性地表示本发明的实施方式中的齿轮传动装置的一个例子的示意图。此处所示的齿轮传动装置1构成为减速装置。齿轮传动装置1具备供扭矩输入的输入轴2,在该输入轴2连结有促动器3。促动器3例如可以是永磁式同步马达、感应马达等作为驱动力源发挥功能的促动器,也可以是摩擦制动器等产生制动力的促动器。构成为由促动器3产生的扭矩传递至输入轴2。将多个行星齿轮P1、P2、P3支承为能够旋转(自转)的行星架4以能够传递扭矩的方式与输入轴2连结。该行星架4配置在与输入轴2同一轴线上。此外,输入轴2和本发明的实施方式中的“第一轴”相当。
行星架4具备三个行星架板5、6、7,它们配置为沿旋转中心轴线方向分别空开规定的间隔。上述行星架板5、6、7配置于同一轴线上。具体而言,具备:第一行星架板5,其与输入轴2连结;第二行星架板6,其配置为与第一行星架板5对置;以及第三行星架板7,其与第二行星架板6对置,并且以隔着第二行星架板6的方式配置在与第一行星架板5相反的一侧。
连结第一行星架板5与第二行星架板6的第一行星齿轮轴8设置于第一行星架板5以及第二行星架板6的外周侧,连结第二行星架板6与第三行星架板7的第二行星齿轮轴9设置于第二行星架板6以及第三行星架板7的外周侧。上述第一行星齿轮轴8以及第二行星齿轮轴9沿行星架4的旋转方向空开规定的间隔地设置有多个。此外,第一行星齿轮轴8与第二行星齿轮轴9可以在第二行星架板6的圆周方向上设置于同一位置(相位),另外,也可以不设置第二行星齿轮轴9,而使第一行星齿轮轴8贯通第二行星架板6形成至第三行星架板7。
设置有连结第一行星架板5与第三行星架板7的中心轴10。具体而言,中心轴10的一个端部与第一行星架板5的旋转中心连结,中心轴10的另一个端部与第三行星架板7的旋转中心连结。即,第一行星架板5、第二行星架板6以及第三行星架板7一体地旋转。此外,在第二行星架板6形成有贯通孔12,该贯通孔12供中心轴10以及后述的太阳齿轮轴11插入。
在第一行星齿轮轴8以能够自转的方式保持有第一行星齿轮P1。上述齿轮传动装置1收纳于壳体C,在该壳体C的内表面中的第一行星齿轮P1的外侧的部分形成有第一齿圈R1。该第一齿圈R1与第一行星齿轮P1啮合。第一行星齿轮P1还与环状的第一太阳齿轮S1啮合,该第一太阳齿轮S1设置于第一行星齿轮P1公转的旋转中心侧。此外,壳体C和本发明的实施方式中的“固定部”相当。
在第一太阳齿轮S1连结有朝向第二行星架板6侧配置的圆筒状的太阳齿轮轴11的一个端部,在太阳齿轮轴11的另一个端部连结有环状的第二太阳齿轮S2,该环状的第二太阳齿轮S2以隔着第二行星架板6的方式设置在与第一太阳齿轮S1相反的一侧。即,第一太阳齿轮S1与第二太阳齿轮S2一体地旋转。
在第二太阳齿轮S2啮合有配置为同心圆状的第二行星齿轮P2。该第二行星齿轮P2是形成为环状的外齿齿轮,以能够自转的方式保持于第二行星齿轮轴9。在第二行星齿轮P2连结有圆筒状的连结轴13的一个端部,在该连结轴13的另一个端部连结有第三行星齿轮P3。即,第二行星齿轮P2与第三行星齿轮P3一体地旋转。
而且,在上述的第三行星齿轮P3啮合有第二齿圈R2。该第二齿圈R2构成为能够向输出轴14传递扭矩,具备包围第三行星架板7的外侧的圆筒部15,在该圆筒部15的内表面中的第三行星齿轮P3的外侧的部分形成有内齿。在圆筒部15的一个开口端连结有圆盘部16,该圆盘部16封闭开口端并且与第三行星架板7对置,在该圆盘部16的旋转中心连结有输出轴14。
接下来,对上述结构的齿轮传动装置1的作用进行说明。若行星架4借助促动器3的扭矩旋转,则各行星齿轮P1、P2、P3在各太阳齿轮S1、S2的周围公转。如上所述,由于第一齿圈R1固定于壳体C,因而第一行星齿轮P1与第一齿圈R1啮合,并边自转边在第一太阳齿轮S1的周围公转。若将行星架4的转速设为Nin、第一行星齿轮P1的齿数设为ZP1、第一齿圈R1的齿数设为ZR1,则该情况下的第一行星齿轮P1的转速成为Nin(1-ZR1/ZP1)。即,向与行星架4相反的方向旋转。
第一太阳齿轮S1伴随着该第一行星齿轮P1的旋转而旋转。若将第一太阳齿轮S1的齿数设为ZS1,则该情况下的第一太阳齿轮S1的转速Ns1成为:
Ns1=Nin(1+ZR1/ZS1)。
即,向与行星架4相同的方向旋转,并且以比行星架4高的转速旋转。如上所述,由于第一太阳齿轮S1与第二太阳齿轮S2被太阳齿轮轴11连结,因而第二太阳齿轮S2的转速与第一太阳齿轮S1相同,且向与行星架4相同的方向旋转。
第二行星齿轮P2被从第二太阳齿轮S2传递扭矩,由此旋转,并且伴随着行星架4的旋转而旋转。若将第二太阳齿轮S2的齿数设为ZS2、第二行星齿轮P2的齿数设为ZP2,则该情况下的转速Np2成为:
Np2=Nin(1-(ZR1/ZS1)×(ZS2/ZP2))。
即,根据第一齿圈R1与第一太阳齿轮S1的传动比以及第二太阳齿轮S2与第二行星齿轮P2的传动比,决定第二行星齿轮P2的转速与旋转方向。如上所述,由于第二行星齿轮P2与第三行星齿轮P3被连结轴13连结,因而一体地旋转。因此,第三行星齿轮P3的转速与旋转方向跟第二行星齿轮P2相同。
而且,第二齿圈R2伴随着第三行星齿轮P3旋转而旋转。若将第二齿圈R2的齿数设为ZR2、第三行星齿轮P3的齿数设为ZP3,则该情况下的转速Nr2成为:
Nr2=Nin(1-(ZR1/ZS1)×(ZS2/ZP2)×(ZP3/ZR2))。
即,根据第一齿圈R1与第一太阳齿轮S1的传动比、第二太阳齿轮S2与第二行星齿轮P2的传动比、以及第三行星齿轮P3与第二齿圈R2的传动比,决定第二齿圈R2的转速与旋转方向。
将Nin=1、ZR1=30、ZS1=29、ZS2=30、ZP2=31、ZP3=30、ZR2=30分别代入上述式,计算输出轴14的转速(第二齿圈R2的转速)Nout,
Nout=-0.001112
即,若驱动促动器3使输入轴2以及行星架4旋转1周,则输出轴14向与输入轴2相反的方向旋转“0.001112”周。即,输入扭矩被增加并输出。此外,减速比γ是Nout的倒数,为“-899”。
因此,根据本发明的实施方式中的齿轮传动装置1,如上述式所示,根据三个齿轮对的传动比,设定输入轴2与输出轴14的变速比(减速比)。因此,即便形成齿轮对的齿轮彼此的齿数的差较小,也能够增大输入转速Nin与输出转速Nout的比。换言之,不使任一齿轮大型化就能够获得高减速比。其结果是,能够使各齿轮P1、P2、P3、S1、S2小型化。而且,在本发明的实施方式的齿轮传动装置1中,根据三个齿轮对即共计六个齿轮设定输入输出比。与上述专利文献1所记载的装置相比,在专利文献1所记载的装置中,根据四个齿轮设定输入输出比。因此,与用于设定输入输出比的参数比专利文献1所记载的装置增加相应地,输入输出比的设定的自由度变高并且能够扩大其设定范围。
图2是示意性地表示本发明的实施方式中的齿轮传动装置的其他例子的示意图。此处所示的例子是将两个输入轴17、18在行星架4的轴线方向上设置在与输出轴14相同的一侧的例子。具体而言,在第二行星架板6的外周面形成有朝向第三行星架板7侧配置的圆筒部19,在该圆筒部19的外周面形成有外齿齿轮20。在该外齿齿轮20啮合有作为直径小于外齿齿轮20的齿轮的至少两个传动齿轮21、22。在各传动齿轮21、22分别连结有促动器23、24。因此,根据图2所示的结构的齿轮传动装置1,借助两个促动器23、24产生扭矩,并且根据传动齿轮21、22与外齿齿轮20的传动比增加由上述促动器23、24产生的扭矩并传递至行星架4。因此,能够缩小由各个促动器23、24产生的扭矩。伴随与此,能够使促动器23、24小型化,因而进而能够将齿轮传动装置1进一步小型化。另外,能够进一步增大输入输出比。
此外,本发明并不限定于上述各实施方式,也能够将本发明中的齿轮传动装置1作为增速机构使用。即,在上述齿轮传动装置1中,将输出轴14与行星架4连结,将输入轴2与第二齿圈R2连结。这样一来,能够构成输出轴14的转速相对于输入轴2的转速增速的增速机构。另外,在图2所示的齿轮传动装置1中,两个促动器23、24中任一个促动器23(24)例如可以是制动机构、发电机或具有发电功能的马达等,也可以构成为产生所谓的制动力。这样一来,能够形成为具备驱动用促动器与制动用促动器的齿轮传动装置。并且,在图2所示的齿轮传动装置1中,各传动齿轮21、22的大小可以不同。

Claims (3)

1.一种齿轮传动装置,其在被输入扭矩或输出扭矩的第一轴与输出扭矩或被输入扭矩的第二轴之间以增加或减少扭矩的方式来传递扭矩,所述齿轮传动装置的特征在于,具备:
行星架,其与所述第一轴连结;
第一行星齿轮,其以能够自转的方式保持于所述行星架;
第一齿圈,其与规定的固定部连结且与所述第一行星齿轮啮合;
第一太阳齿轮,其与所述第一行星齿轮啮合;
第二太阳齿轮,其与所述第一太阳齿轮一体地旋转;
第二行星齿轮,其以能够自转的方式保持于所述行星架并且与所述第二太阳齿轮啮合;
第三行星齿轮,其与所述第二行星齿轮一体地旋转;以及
第二齿圈,其与所述第三行星齿轮啮合并且与所述第二轴连结。
2.根据权利要求1所述的齿轮传动装置,其特征在于,还具备:
外齿齿轮,其形成于所述行星架;和
传动齿轮,其与所述外齿齿轮啮合,
所述第一轴与所述传动齿轮连结。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮传动装置,其特征在于,
在所述第一轴输入所述扭矩,从所述第二轴输出所述扭矩。
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