CN111836979B - 电驱动器 - Google Patents

Abstract

一种电驱动器(10)，其包括电机(12)和用于将扭矩从电机(12)传递到工具的传动装置(14)。传动装置(14)包括由电机的旋转轴(18)驱动的多个行星滚子(32)、(34)、(36)，以及可连接到工具的由行星滚子驱动的输出环(52)。传动装置还包括滚子外壳(22)和轴承(54)，滚子外壳固定到电机的壳体(20)，且支撑平行的行星轴(38)，(40)，(42)，行星滚子安装在该行星轴上以相对于滚子外壳旋转，轴承具有接合滚子外壳的内圈(56)和接合输出环的内周外圈(58)。

Description

电驱动器

技术领域

本发明涉及一种电驱动器。该电驱动器可用于旋转表面处理器具的刷棒，比如真空吸尘器。电驱动器还可用于驱动车辆、自主设备或家庭产品的部件。

背景技术

清洁器头可包括表面搅拌器，例如旋转刷棒，其由包括电动机或涡轮机的驱动器的驱动。该驱动器可被容纳在刷棒内，以便减小清洁器头的总尺寸。

用于刷棒的电驱动器通常包括电机和用于将扭矩从电机传递到刷棒的传动装置。传动装置包括行星齿轮，具有一组带啮合齿部的齿轮。

发明内容

本发明提供了一种电驱动器，其包括：电机，具有旋转轴；以及传动装置，其包括：多个行星滚子，其由轴驱动；输出环，其由行星滚子驱动；行星滚子包括至少一个相对大直径的行星滚子和多个相对小直径的行星滚子，其中相对小直径的行星滚子中的一个可在负载作用下移动入由旋转轴和输出环限定的会聚楔形间隙中；滚子外壳，其被固定到电机的壳体，该滚子外壳支撑平行的行星轴，行星滚子被安装在该行星轴上用于相对于滚子外壳旋转；以及轴承，其具有与滚子外壳接合的内圈和与输出环的内边缘接合的外圈。

本发明取代了常规行星齿轮箱，常规行星齿轮箱具有啮合齿轮，行星滚子位于电机的旋转轴与传动装置的输出环之间的环形空间内。滚子通过随着旋转轴的旋转在旋转轴的外周和行星滚子的外周之间产生的摩擦力且通过随着行星滚子的旋转在行星滚子的外周和输出环的内周之间产生的摩擦力从旋转轴传递扭矩到输出环。润滑剂或牵引油脂优选设置在传动装置内，以便通过润滑剂的薄层将扭矩从旋转轴传递到行星滚子，且从行星滚子传递到输出环。

由于没有啮合齿部，在传动装置使用期间产生的噪音可大大低于在常规行星齿轮箱使用期间产生的噪音。行星滚子代替啮合齿轮的使用可允许在给定的空间范围内实现更大范围的齿轮传动比，这进而为传动装置的输出扭矩和输出转速提供更大范围的选择。

行星滚子包括至少一个相对大直径的行星滚子和多个相对小直径的行星滚子。由此，输出环的旋转轴线从电机的旋转轴的旋转轴线偏离。在负载作用下，相对小直径的行星滚子中的一个可横向移动到由到旋转轴和到输出环的切线限定的会聚楔形间隙中，从而在行星滚子、轴和输出环之间产生显著接触力。这种(可移动的)行星滚子优选朝向楔形间隙被偏置到一位置，在基本上没有负载的情况下，行星滚子被放置在该位置。偏置力优选地由位于滚子外壳与行星轴之间的弹性元件施加，可移动的行星滚子安装在行星轴上。

楔形角被选择成在提供足够大小的接触力和传动装置的可接受的疲劳寿命之间提供平衡。当没有负载施加至传动装置时，该楔形角优选小于12°，且在优选实施例中在3到6°的范围内。当负载被施加到传动装置时，该可移动的行星滚子移动入限定在旋转轴和外部环之间的楔形间隙中。当外部环相对于滚子外壳和电机壳体的径向位置由位于滚子外壳和外部轴之间的轴承固定时，通过旋转轴相对于电机壳体的横向运动而适应可移动的行星滚子到楔形间隙的移动。这可通过仅在旋转轴的远离传动装置后端处或朝向旋转轴的后端支撑旋转轴，或者通过仅朝向旋转轴的前端提供相对宽松或浮动的滑动轴承而实现。

这种传动装置以及具有可横向移动的行星轴的行星滚子的使用便于传动装置的组装。为了定位绕行星滚子的输出环，施加负载来调整该可移动的行星滚子相对于其他行星滚子的位置，使得输出环可移动入行星滚子周围的位置。

盖板优选容纳轴承，其用于支撑行星滚子以相对于滚子外壳旋转。基板优选地固定到电机的壳体，以减小电驱动器的空间包封。

如上所述，驱动器包括轴承，其相对于电机壳体沿径向和轴向方向支撑输出环。通过固定输出环相对于电机壳体的位置，且反而允许旋转轴相对于电机壳体运动来适应该可移动的行星滚子在传动装置内的运动，连接到输出环的工具的轴向和径向位置同样变得固定。在保持工具的固定径向和轴向位置有利于工具的性能(例如表面处理器具的刷棒)时，这尤其有用。此外，在工具使用期间对工具的任何侧面冲击通过轴承被传递到电机壳体，而不是传递到电驱动器的更敏感的部件，比如行星滚子和电机的旋转轴。

轴承具有与滚子外壳接合的内圈和与输出环的内周接合的外圈。滚子外壳的外周优选地包括具有周向表面和至少一个轴向表面的环形外壳槽，其中轴承的内圈接合外壳槽的表面。输出环的内周优选包括具有周向表面和至少一个轴向表面的环形输出环槽，其中轴承的外圈接合输出环槽的表面。因此，轴承也提供了密封，以隔离传动装置内部与外部脏物和碎屑，且防止润滑剂从传动装置流出。

电驱动器的齿轮传动比优选在2:1-10:1的范围内。在一个实施例中，电机的旋转轴的最大转速为约25000rpm，输出环的最大转速在3000-3500rpm的范围内。这种输出速度将适合于驱动适于搅动地毯纤维刷棒。在另一实施例中，电机的旋转轴的最大转速为约8000rpm，输出环的最大转速在800-1200rpm的范围内。这种输出速度将适合于驱动从硬地面表面搅动灰尘的刷棒。

本发明还提供了一种用于真空吸尘器的清洁器头，该清洁器头包括外壳、刷棒和如上所述的用于驱动刷棒相对于外壳旋转的电驱动器，该刷棒直接地或间接地连接到传动装置的输出环。

该电驱动器还可用于驱动车辆、自主设备和家庭产品的部件。

附图说明

参考附图以示例的方式描述本发明的优选特征，附图中：

图1是电驱动器的透视图；

图2是电驱动器的分解视图；

图3是电驱动器的局部截面透视图；

图4是电驱动器的侧部截面视图；

图5(a)是除去轴后的电驱动器的前视图，图5(b)是电驱动器的前部截面视图；以及

图6示意性地示出了在使用电驱动器期间行星滚子中的一个的横向运动。

具体实施方式

图1示出了电驱动器10。电驱动器10包括电机12和与传动装置14，该传动装置连接到电机12且由电机12驱动。传动装置14将扭矩从电机12传递到轴16，该轴16连接到传动装置14。参考图2-6，电机12具有旋转轴18，其从电机12的壳体20延伸。传动装置14包括外壳22，其连接到电机12的壳体20。外壳22包括通过螺钉26固定到壳体20的基板24和通过螺钉30连接到基板24的盖板28。旋转轴18通过基板24突入外壳22，以使旋转轴18从外壳22间隔开。

该传动装置14还包括由旋转轴18驱动的行星滚子32、34、36。行星滚子32、34、36安装在由盖板28支撑的行星轴38、40、42上，以便行星轴38、40、42平行于旋转轴18对齐。每个行星滚子32，34，36被支撑在一对轴承44，46，48之间，以允许行星滚子32，34，36相对于外壳22自由旋转。润滑剂(可为油或油脂)优选地设置为在旋转轴18和行星滚子32、34、36之间传递扭矩，且由此减小传动装置14的运动部件之间的摩擦和磨损。

行星滚子32，34，36包括具有相对大直径的第一滚子32和具有相对小直径的第二滚子34。第一滚子32和第二滚子34绕相对于旋转轴18的旋转轴X在位置上固定的轴线旋转。行星滚子32，34，36还包括第三滚子36，其具有与第二滚子34相同的直径。第三滚子36能够相对于第一滚子32和第二滚子34在被限定于旋转轴18和传动装置14的输出环52之间的环形空间50内横向移动。第三滚子36被偏置朝向第一位置，在图6中由A指示，该位置在没有负载通过电机12被施加到传动装置14时由第三滚子36采用。第三滚子36通过弹性元件53(优选弹簧的形式)被偏置朝向第一位置A，该弹性元件位于外壳24和行星轴42之间。在负载下，第三滚子36从第一位置A横向移动到第二位置B，该第二位置B位于由到旋转轴18和输出环52的切线限定的会聚楔形间隙G内。在这个实施例中，当没有负载被施加到传动装置14时，楔形间隙G的角度是4.5°。

输出环52由行星滚子32，34，36驱动。润滑剂优选地设置为在行星滚子32、34、36和输出环52之间传递扭矩。由于行星滚子32、34、36的直径不同，输出环52关于旋转轴18偏心，输出环52的旋转轴Y平行于旋转轴18的旋转轴线X，但与之间隔开。

输出环52通过轴承54被支撑在径向和轴向方向中。在这个实施例中，轴承54是滚动轴承，其具有内圈56、外圈58和一组滚动元件60，内圈相对于外壳22被保持在固定位置中，滚动元件允许外圈58相对于内圈56旋转。润滑剂被提供以减少轴承54的运动部件之间的摩擦和磨损。内圈56被安置在形成于外壳22的外周上的环形槽62内。环形槽62具有绕外壳22延伸的周向表面和在环形槽62的轴向末端处的相对轴向表面，内圈56与环形槽62的表面接合。外圈58与输出环52接合且随着其旋转。外圈被安置在形成于输出环22的内周上的环形槽64内。环形槽64优选位于输出环52的靠近外壳22的基板24的端部处。环形槽64具有绕输出环52的内周延伸的周向表面和位于环形槽64的远离输出环52端部的末端处的肩部，外圈58接合环形槽64的这些表面。轴承54在输出环52端部处的位置使轴承54能够提供密封，以防止脏物和其他碎屑进入传动装置14，且防止润滑剂从传动装置14流出。

轴16通过螺钉66连接到输出环52。轴16绕输出环52的旋转轴线Y旋转。轴16可连接到由电驱动器10驱动的工具(未示出)。一个这种工具是表面处理器具(比如真空吸尘器)的清洁器头的刷棒。

在本实施例中，电机12被布置为以高达25000rpm的速度旋转旋转轴18，电驱动器10的齿轮传动比为7.5:1。当旋转轴18旋转时，它对第三滚子36施加切向力，该第三滚子36从位置A横向移动到位置B，且由此进入由到旋转轴18和到输出环52的切线限定的楔形间隙G，其中第三滚子36变得紧紧卡住。旋转轴18和行星滚子32，34，36之间的接触点处的力增加，同样行星滚子32，34，36和输出环52之间的接触点处的力也增加，这使足够的扭矩能够被传递到输出环52，且由此传递到轴16，以维持在它使用期间被连接到轴16的工具的旋转。通过传动装置14的这个齿轮传动比，输出环52的最大转速，且由此轴16的最大转速，在3000-3500rpm的范围内。

当输出环52相对于电机12的壳体20的位置被固定时，通过旋转轴18的(暴露的)前端相对于输出环52的横向运动而适应第三滚子36的横向运动。这是通过仅相对于壳体20对旋转轴18的前部区段提供相对宽松的支撑来实现，例如通过在旋转轴12的前部区段和壳体20之间使用相对宽松的滑动轴承70，这允许旋转轴18相对于壳体20枢转。

综上所述，电驱动器10包括电机12和用于将扭矩从电机12传递到工具的传动装置14。传动装置14包括由电机的旋转轴18驱动的多个行星滚子32、34、36，以及可连接到工具的由行星滚子驱动的输出环52。传动装置还包括滚子外壳22和轴承54，滚子外壳固定到电机的壳体20，并支撑平行行星轴38，40，42，行星滚子被安装在该行星轴上用于相对于滚子外壳旋转，轴承具有接合滚子外壳的内圈56和接合输出环的内周的外圈58。

Claims (5)

1.一种电驱动器，包括：

电机，具有旋转轴；以及

传动装置，包括：

多个行星滚子，由所述旋转轴驱动；

输出环，由所述行星滚子驱动；

行星滚子包括至少一个相对大直径的行星滚子和多个相对较小直径的行星滚子，其中相对小直径的行星滚子中的一个能够在负载作用下移动到由旋转轴和输出环限定的会聚楔形间隙中；

滚子外壳，其固定到电机的壳体，所述滚子外壳支撑平行的行星轴，行星滚子安装在所述行星轴上以相对于滚子外壳旋转；以及

轴承，其具有与滚子外壳接合的内圈和与输出环的内周接合的外圈，

轴承在输出环的端部处的位置使得轴承能够在滚子外壳和输出环之间提供密封。

2.根据权利要求1所述的电驱动器，其中所述相对小直径的行星滚子中的一个被朝向楔形间隙偏置。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的驱动器，其中所述滚子外壳的外周包括具有周向表面和至少一个轴向表面的环形外壳槽，其中所述轴承的内圈接合所述外壳槽的表面。

4.根据权利要求1或2所述的驱动器，其中所述输出环的内周包括具有周向表面和至少一个轴向表面的环形输出环槽，且其中所述轴承的外圈接合所述输出环槽的表面。

5.一种用于真空吸尘器的清洁器头，所述清洁器头包括外壳、刷棒和根据权利要求1或2所述的电驱动器，所述电驱动器驱动刷棒相对于外壳旋转，所述刷棒连接到传动装置的输出环。