CN111373933A - 齿轮箱、具有该齿轮箱的驱动装置和自动割草机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿轮箱，包括行星齿轮系和与行星齿轮系连接的法兰，行星齿轮系包括内齿圈、与内齿圈啮合的至少一级行星齿轮组以及与所述至少一级行星齿轮组连接的输出轴，所述法兰包括法兰本体和与法兰本体一体成型的轴承座，轴承座内设置有至少一轴承，所述行星齿轮系的内齿圈与所述法兰固定连接，所述输出轴穿过所述至少一轴承和法兰。本发明的齿轮箱中的轴承座和法兰本体的同轴度高，装配简单。本发明还公开了一种具有该齿轮箱的驱动装置和具有该驱动装置的自动割草机。

Description

齿轮箱、具有该齿轮箱的驱动装置和自动割草机
技术领域
本发明涉及电动领域，尤其涉及一种齿轮箱、具有该齿轮箱的驱动装置和具有该驱动装置的自动割草机。
背景技术
驱动装置通常包括电机和齿轮箱，齿轮箱的作用是通过减小输出转速来增大输出扭矩。齿轮箱通常包括传动元件和法兰，其中传动元件的输出轴穿过法兰并与固定在法兰另一侧的输出元件或负载连接。输出轴由设置在法兰上的轴承可旋转地支撑。然而现有的齿轮箱中，轴承通过一轴承座安装至法兰的安装孔中，由于轴承座单独成型后装配至法兰中，此种结构的齿轮箱难以保证轴承座和法兰之间的同轴度，或者需要额外的固定装置来控制轴承座和法兰之间的同轴度。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种可以解决上述问题的齿轮箱、具有该齿轮箱的驱动装置，和具有该驱动装置的自动割草机。
为此，本发明一方面提供一种齿轮箱，包括行星齿轮系和与行星齿轮系连接的法兰，行星齿轮系包括内齿圈、与内齿圈啮合的至少一级行星齿轮组以及与所述至少一级行星齿轮组连接的输出轴，所述法兰包括法兰本体和与法兰本体一体成型的轴承座，轴承座内设置有至少一轴承，所述行星齿轮系的内齿圈与所述法兰固定连接，所述输出轴穿过所述至少一轴承和法兰。
优选地，所述轴承座大致呈环形，所述内齿圈套设于轴承座的外围，内齿圈与轴承座通过紧固件沿径向固定连接。
优选地，轴承座包括间隔设置的外环和内环，所述外环和内环之间连接有若干支撑件，其中外环与所述法兰本体连接，内环的中央形成用于收容所述至少一轴承的安装孔。
优选地，所述外环的下部外围形成有沿径向向外延伸的一支撑部，所述支撑部用于支撑所述内齿圈。
优选地，相邻的所述支撑件之间和/或所述支撑部上设有若干沿轴向延伸的槽。
优选地，所述支撑部和所述内齿圈的端部设有相互配合的凸块和缺口。
优选地，所述安装孔的底部设有沿径向向内延伸的止挡部，用于支撑所述至少一轴承。
优选地，所述轴承座的顶部设有一挡圈，所述止挡部和所述挡圈分别位于所述至少一轴承的两端。
优选地，所述挡圈包括环形的挡圈本体和自挡圈本体的外缘向外弯曲延伸而成的若干凸耳，所述轴承座上形成有用于供所述凸耳插设的插入槽。
优选地，所述凸耳上设有供所述紧固件穿过的通孔。
优选地，所述凸耳和所述插入槽设有相互配合的楔块和楔面。
优选地，所述凸耳的侧边设有用于抵接插入槽的侧壁的尖端凸起。
优选地，所述法兰由塑料注塑成型。
优选地，所述轴承座内还设有一加强件，所述加强件的材料强度大于所述法兰的材料强度，所述加强件通过包覆成型的方式成型于所述轴承座内并接触所述至少一轴承。
优选地，所述加强件包括一套筒和自所述套筒的一端沿径向向外延伸的缘部，所述轴承座具有一收容所述至少一轴承的安装孔，所述套筒位于所述安装孔的内壁，所述至少一轴承收容于所述套筒内，所述缘部嵌入所述法兰的内部。
另一方面，本发明还提供一种驱动装置，包括电机以及上述齿轮箱，所述电机与所述行星齿轮系的第一级行星齿轮组的太阳轮固定连接。
再一方面，本发明还提供一种自动割草机，包括割草机本体和上述驱动装置，所述驱动装置安装在割草机本体内。
本发明通过提供一种齿轮箱，其法兰与用于安装轴承的轴承座一体成型，轴承座和法兰本体的同轴度更高，电机转动过程更加稳定，而且装配过程也更加简单、利于实现自动化，同时也不需要使用额外的固定工具来控制轴承座和法兰本体之间的同轴度，还有助于降低齿轮箱的制作成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例的齿轮箱的立体图。
图2是图1所示齿轮箱的爆炸图。
图3是图2所示齿轮箱的行星齿轮系的一转架的立体图。
图4是图2所示齿轮箱的行星齿轮系的另一转架的立体图。
图5是图2所示齿轮箱的行星齿轮系的内齿圈的立体图。
图6是图2所示齿轮箱的法兰的立体图。
图7是图6所示法兰的另一视角的立体图。
图8是图1所示齿轮箱的剖视图。
图9是图6所示法兰的外环与内环的局部放大图。
图10是图2所示齿轮箱的输出件的立体图。
图11是图2所示齿轮箱的挡圈的立体图。
图12是本发明另一实施例的齿轮箱的爆炸图。
图13是图12所示齿轮箱的剖视图。
图14是本发明的驱动装置的结构示意图。
图15是本发明的自动割草机的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明，以使得本发明的技术方案及其有益效果更为清晰明了。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制，附图中显示的尺寸仅仅是为了便于清晰描述，而并不限定比例关系。
参考图1和图2，本发明第一实施例的齿轮箱包括相互连接的行星齿轮系1和法兰2。
行星齿轮系1包括内齿圈20和安装在内齿圈20内的行星齿轮组30、40。每一行星齿轮组30、40包括一太阳轮、与太阳轮啮合的多个行星轮31、41、以及用于安装所述多个行星轮31、41的转架32、42。行星齿轮组30、40中的各行星轮31、41均通过一相应的安装轴33、43可旋转地安装于转架32、42的一侧，且各行星轮31、41均与内齿圈20啮合。
本实施例中，行星齿轮系1包括两级行星齿轮组30、40。第一级行星齿轮组30的太阳轮(未示出)与输入件(例如电机的转轴)连接并随之旋转，进而通过行星轮31将转矩传递至转架32。同时参阅图3，转架32的另一侧与第二级行星齿轮组40的太阳轮44固定连接并带动其旋转，随后通过行星轮41带动转架42旋转。同时参阅图4，转架42的另一侧固定有一输出轴45，用于传递动力至负载。优选地，可在各行星齿轮组30、40的行星轮31、41远离对应转架32、42的一端设置一垫片36、46，以减小行星轮31、41转动引起的摩擦。
优选地，参考图5，内齿圈20包括分别与第一、第二级行星齿轮组30、40的行星轮31、41啮合的第一啮合部21和第二啮合部22。其中第一啮合部21优选为斜齿，对应地，与之啮合的行星轮31和对应的太阳轮也均为斜齿轮。这种斜齿设计可增大对应啮合齿的接触面积，从而使得电机运行平稳，噪音低。所述第二啮合部22为直齿，对应地，与之啮合的行星轮41和对应的太阳轮44也均为直齿轮。优选地，内齿圈20靠近第二啮合部22的一端还设有沿轴向向内凹陷的缺口23。优选的，缺口23呈U形，数量为四个，且沿周向均匀分布在内齿圈20上。
可以理解地，行星齿轮系不仅限于包括两级行星齿轮组，根据实际需求，其可以仅具有一级行星齿轮组，或者包括三级以上的行星齿轮组。
参考图6～8，所述法兰2包括一体连接的轴承座5和法兰本体6。本实施例中，法兰2的轴承座5和法兰本体6一体成型，优选地，由塑料注塑而成，一体成型的结构可有效降低齿轮箱的制作成本，简化制造过程。
所述法兰本体6大致呈长方形框体状，其具有一底板60及自底板60的周缘朝向底板60的第一侧垂直延伸的侧壁61。底板60第一侧的中央具有一环形凸起62，所述环形凸起62垂直于所述底板60。底板60第一侧的四个角部处各设有一弧形凸起63，每一弧形凸起63内均设有一安装通孔64。所述环形凸起62的外围通过若干肋条与侧壁61或所述弧形凸起63连接。底板60的第二侧的中央具有间隔设置的内环缘65和外环缘66，内环缘65与外环缘66之间连接有多个支撑条67。所述内环缘65内设有一容纳腔68，用于收容第一垫圈680。优选的，容纳腔68的底部沿径向向内形成一定位环69，用于限定第一垫圈680的位置。通过肋条或者支撑条67等设计可减少法兰材料、减轻法兰重量的同时确保法兰整体的强度。本实施例中，环形凸起62和外环缘66一侧外围均延伸至侧壁61的一边缘处。
所述轴承座5位于环形凸起62的中央，其大致呈环形。本实施例中，轴承座5包括相互间隔设置的一外环51和一内环52，外环51和内环52之间连接有若干支撑件，本实施例中支撑件为腹板53。外环51与底板60连接。优选地，外环51下部的外围沿径向向外延伸形成一环形的支撑部55，外环51通过该支撑部55与底板60连接。所述支撑部55用于在组装行星齿轮系1与法兰2时支承内齿圈20。内环52中央形成用于收容轴承的安装孔54。本实施例中，所述安装孔54的底部沿径向向内形成有用于支撑轴承的止挡部57。优选地，止挡部57呈环形。优选地，安装孔54内设有两个滚珠轴承56，且两滚珠轴承56之间设有第二垫圈560，止挡部57与位于底部的滚珠轴承56的外圈561抵顶。
优选地，外环51的底部与内环52的底部一体连接，所述腹板53连接外环51和内环52。相邻的所述腹板53之间形成若干沿轴向延伸的第一空槽531或插入槽532，第一空槽531和插入槽532沿周向交替分布。优选地，插入槽532的数量为四个，其沿周向均匀间隔分布。本实施例中，相邻的两插入槽532之间分布有两个第一空槽531。所述第一空槽531的形状不限，在本实施例中其横截面优选为大致呈扇形。同时参考图9，本实施例中，插入槽532由所述外环51和内环52相对延伸的一对凸起510、520间隔形成。本实施例中，凸起510、520相对的一侧是平坦的，内环52上所形成的凸起520的周向两侧朝向凸起510并分别凹陷形成楔面521。
优选地，支撑部55上设置有若干轴向延伸的第二空槽551，第二空槽551的横截面优选为大致呈弧形。所述若干第二空槽551沿周向均匀地分布在支撑部55上。通过在轴承座5上开设空槽531、551，可减少法兰2的重量，并降低齿轮箱的制造成本。
优选地，支撑部55的端面设置有与所述内齿圈20的缺口23配合的凸块552。通过凸块552与缺口23的配合，可将内齿圈20快速定位到轴承座5上，并防止内齿圈20转动。本实施例中，凸块552自支撑部55的端面沿轴向延伸而成，优选地，凸块552的数量也为四个，且沿周向均匀分布在支撑部55上。
行星齿轮系1连接至法兰2的一侧。具体地，行星齿轮系1的内齿圈20套设于轴承座5的外环51的外围，且内齿圈20的端部抵顶于支撑部55的端面，支撑部55的凸块552卡合至内齿圈20的缺口23中。输出轴45自法兰2的所述一侧依次穿过两滚珠轴承56、止挡部57、定位环69、第一垫圈680并从法兰2的另一侧穿出，其中输出轴45与滚珠轴承56过盈配合。本实施例中，止挡部57的内径大于定位环69的内径。在其他实施例中，止挡部57内径也可小于或者等于定位环69的内径。优选地，输出轴45上套设有一卡环450。所述卡环450紧邻抵顶止挡部57的滚珠轴承56的内圈562。优选地，行星齿轮系1的转架42的中部还形成一与相邻的滚珠轴承56的内圈562抵顶的凸环420，用于进一步防止滚珠轴承56发生轴向位移。止挡部57、卡环450、凸环420的配合很好地限制了滚珠轴承56的轴向位移。
同时参考图8与图10，一输出件7布置于法兰2的所述另一侧，并与输出轴45的自由端固定连接，使得输出件7随输出轴45的转动而转动。输出件7的一端71收容于法兰2的外环缘66内，另一端72凸出于法兰2从而用于与负载形成连接。输出件7的中央形成用于供输出轴45穿设的连接孔73。优选地，输出件7的所述一端71呈盘状，其中部设有凸伸到法兰2的内环缘65中的凸部74，输出件7的所述另一端72的外周形成有螺纹面。
与现有技术相比，本发明的法兰一体形成用于安装轴承的轴承座，轴承座和法兰本体的同轴度更高，电机转动过程更加稳定，而且装配过程也更加简单、利于实现自动化，同时也不需要使用额外的固定工具来控制轴承座和法兰本体之间的同轴度。
优选地，在轴承座5的端部还安装有一挡圈8，用于限制滚珠轴承56的轴向位移，防止轴承脱离轴承座5的安装孔54。同时参阅图11，所述挡圈8包括一环形的挡圈本体80和自挡圈本体80的外缘向外弯曲延伸而成的若干凸耳81。所述凸耳81包括水平段82和垂直段83，其中水平段82和垂直段83之间大约成90°夹角，水平段82大致与挡圈本体80共面。本实施例中，凸耳81的数量为四个，且沿挡圈本体80的周向均匀分布，所述四个凸耳81与所述轴承座5内的四个插入槽532一一对应。组装时，挡圈8的凸耳81分别插入对应的插入槽532内，挡圈本体80止挡于靠近转架42的滚珠轴承56的端部。挡圈本体80的内径小于滚珠轴承56的外圈561的外径，从而起到阻挡滚珠轴承56轴向向转架42位移的作用。优选地，为提高挡圈8的装配稳定性，还可在每个凸耳81的水平段82和垂直段83相交的内侧设置两楔块84，两楔块84分别与插入槽532内的两个楔面521配合。优选地，凸耳的垂直段83的两侧向外延伸形成尖端凸起85，用于增大挡圈8与插入槽532侧壁之间的摩擦力，提高挡圈8的装配稳定性。尖端凸起85的形状不限，本实施例中优选为三角形。优选地，所述凸耳81的垂直段83的中央还设置有用于与螺钉9配合的通孔86。所述螺钉9依次穿过内齿圈20、轴承座5的外环51、挡圈8的凸耳81的垂直段83而锁入轴承座5的内环52。可以理解地，螺钉9也可以用其他紧固件替代。
通过设置挡圈8，不仅可以防止滚珠轴承56轴向移动，而且还可以有效地增强螺钉9的锁紧力，使整个齿轮箱的结构更加牢固、稳定。另外，由于内齿圈20上的缺口23和轴承座5上的凸块552的配合，可以减轻螺钉9所承受的负荷，螺钉9的装配更加稳定而不易松动，使用寿命更长。优选地，四个所述螺钉9与四个所述凸块552一一间隔设计，可使得齿轮箱的装配结构更加稳固。
图12所示为本发明的另一优选实施例的齿轮箱的爆炸图。本实施例与第一实施例的相同部分在此不再赘述，不同点在于，本实施例的齿轮箱还包括设置在安装孔中的一加强件100，所述加强件100通过包覆成型(overmold)的方式与轴承座一体连接。所述加强件100的材料强度大于所述轴承座5的材料强度，从而能够对轴承提供更稳固的支撑。优选地，所述加强件100由金属材料制成。同时参考图13，具体地，所述金属件100包括一套筒101和自套筒101的一端沿径向向外延伸的缘部102。在成型所述法兰时，所述加强件100的缘部102嵌入至轴承座5的内部，套筒101位于安装孔54的内壁，轴承直接收容于套筒101内。
图14所示为具有本发明的齿轮箱的一驱动装置的结构示意图。所述驱动装置包括一电机M和一上述任意一实施例的齿轮箱。所述电机M的转轴与齿轮箱中的第一级行星齿轮组30的太阳轮固定连接。
图15所示为应用上述驱动装置的自动割草机的结构示意图。所述自动割草机包括割草机本体G和安装于割草机本体G内的所述驱动装置H。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于以上列举的实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种齿轮箱，包括行星齿轮系和与行星齿轮系连接的法兰，行星齿轮系包括内齿圈、与内齿圈啮合的至少一级行星齿轮组以及与所述至少一级行星齿轮组连接的输出轴，其特征在于，所述法兰包括法兰本体和与法兰本体一体成型的轴承座，轴承座内设置有至少一轴承，所述行星齿轮系的内齿圈与所述法兰固定连接，所述输出轴穿过所述至少一轴承和法兰。
2.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述轴承座大致呈环形，所述内齿圈套设于轴承座的外围，内齿圈与轴承座通过紧固件沿径向固定连接。
3.根据权利要求2所述的齿轮箱，其特征在于，所述轴承座包括间隔设置的外环和内环，所述外环和内环之间连接有若干支撑件，其中外环与所述法兰本体连接，内环的中央形成用于收容所述至少一轴承的安装孔。
4.根据权利要求3所述的齿轮箱，其特征在于，所述外环的下部外围形成有沿径向向外延伸的一支撑部，所述支撑部用于支撑所述内齿圈。
5.根据权利要求4所述的齿轮箱，其特征在于，相邻的所述支撑件之间和/或所述支撑部上设有若干沿轴向延伸的槽。
6.根据权利要求4所述的齿轮箱，其特征在于，所述支撑部和所述内齿圈的端部设有相互配合的凸块和缺口。
7.根据权利要求3所述的齿轮箱，其特征在于，所述安装孔的底部设有沿径向向内延伸的止挡部，用于支撑所述至少一轴承。
8.根据权利要求7所述的齿轮箱，其特征在于，所述轴承座的顶部设有一挡圈，所述止挡部和所述挡圈分别位于所述至少一轴承的两端。
9.根据权利要求8所述的齿轮箱，其特征在于，所述挡圈包括环形的挡圈本体和自挡圈本体的外缘向外弯曲延伸而成的若干凸耳，所述轴承座上形成有用于供所述凸耳插设的插入槽。
10.根据权利要求9所述的齿轮箱，其特征在于，所述凸耳上设有供所述紧固件穿过的通孔。
11.根据权利要求9所述的齿轮箱，其特征在于，所述凸耳和所述插入槽设有相互配合的楔块和楔面。
12.根据权利要求9所述的齿轮箱，其特征在于，所述凸耳的侧边设有用于抵接插入槽的侧壁的尖端凸起。
13.根据权利要求1所述的齿轮箱，其特征在于，所述法兰由塑料注塑成型。
14.根据权利要求13所述的齿轮箱，其特征在于，所述轴承座内还设有一加强件，所述加强件的材料强度大于所述法兰的材料强度，所述加强件通过包覆成型的方式成型于所述轴承座内并接触所述至少一轴承。
15.根据权利要求14所述的齿轮箱，其特征在于，所述加强件包括一套筒和自所述套筒的一端沿径向向外延伸的缘部，所述轴承座具有一收容所述至少一轴承的安装孔，所述套筒位于所述安装孔的内壁，所述至少一轴承收容于所述套筒内，所述缘部嵌入所述法兰的内部。
16.一种驱动装置，包括电机，其特征在于，所述驱动装置还包括如权利要求1～15中任意一项所述的齿轮箱，所述电机与所述行星齿轮系的一太阳轮固定连接。
17.一种自动割草机，其特征在于，所述自动割草机包括割草机本体和如权利要求16所述的驱动装置，所述驱动装置安装在割草机本体内。
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