CN112219045A - 固定比牵引或摩擦驱动装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种多级摩擦/牵引速度适配器。第一驱动装置可包括围绕框架内的恒星元件绕转的多个自由滚子，所述多个自由滚子将其绕转移动传递给不接触所述恒星元件或所述框架的导向滚子。所述导向滚子在所述绕转移动中被驱动，并且经由与托架接合的对应销将旋转移动传递给所述托架。第二驱动装置可包括具有径向位置变化的滚子，通过在所述销水平处提供容纳部来防止所述径向位置变化被传递给所述托架，做法是：围绕所述销提供衬套，所述衬套具有相对于其外表面偏心的孔；或者是将所述销接合到所述托架的被制作得更柔性的部分中。还公开了一种成角度的摩擦/牵引传动装置。

Description

固定比牵引或摩擦驱动装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年6月6日提交的美国临时专利申请62/681,464的权益或优先权，所述美国临时专利申请特此以引用的方式整体并入本文中。

背景技术

(a)技术领域

所公开的主题总体上涉及牵引或摩擦传动装置或驱动装置。更具体地，所公开的主题涉及固定比驱动装置。

(b)相关现有技术

在机械系统中，可使用转速适配器使能量源的扭矩和速度适于载荷。例如，减速器通常用于增加电磁马达的扭矩。另一示例是机床主轴，在这种情况下，马达与机床之间的速度增加可能是合乎需要的。

如今，大多数高性能速度适配器都依赖于有齿正齿轮或斜齿轮的啮合。当期望紧凑的一体成型时，通常选择周转或行星构造。在这种构造中，所述载荷由绕恒星齿轮运行的几个行星齿轮分担。然而，与其他有齿传动装置构造一样，引入了若干不良效果。首先，因为齿在载荷下弯曲，所以增加了一定柔性，从而降低了控制性能。此外，由于这种啮合的不连续性和相关联的刚度波动，会出现噪声和振动，从而限制了可允许的速度。此外，为了允许适当的功能，必须引入一定间隙，从而进一步降低了控制性能和定位准确性。

也可以使用其他有齿速度适配器技术。应变波和摆线技术尤其适合于紧凑型驱动装置。应变波齿轮装置使用椭圆轴承使有齿柔性杯变形，所述柔性杯与内部有齿的环形传动装置接合。这样产生紧凑的驱动装置，没有间隙，但具有一定柔性。另一方面，摆线齿轮使用大的偏心驱动式有齿盘，所述有齿盘与内部有齿的环形传动装置接合。齿被成形为使得接触大部分是滚动的，从而允许预紧和接近零的间隙。然而，它们的制造要求可能是具有挑战性的且昂贵的精密技术。

发明内容

所公开的发明涉及固定比牵引或摩擦传动装置或驱动装置的紧凑布置，它们使用滚动接触的光滑的表面之间的摩擦力或牵引力在输入构件与输出构件之间传递旋转运动。

转速适配器是杠杆的类似物。通常是固定的三个端口中的一个充当支点。根据长度比，两个其他端口之间的力可增大或减小，而速度相反地改变。所公开的驱动装置布置专注于减速。然而，如果使输入端口和输出端口颠倒，则它们可以用作增量器。

速度适配器可串联安置以产生高减速比驱动装置。通过允许高载荷下的元件经历减少的加载循环数量，这也可产生延长增加使用寿命的设计机会。所公开的驱动装置被示出为具有两个或三个减速级，但是该数量可从一个到四个或更多个变化以适应期望的减速比和使用寿命。

摩擦驱动装置依赖于滚动接触的元件之间的摩擦。另一方面，牵引驱动装置通过润滑剂(通常是牵引润滑剂)的剪切来传递作用力，所述润滑剂在高接触压力下形成保护表面并提供牵引力的固体膜。在两种情况下，必须维持足够的接触力以避免打滑。通过用切向力除以摩擦系数或牵引系数，计算出这些最小力。在两种情况下，在钢制滚动元件和适当的接触力的情况下，96％到99％的级效率是可能的。使接触不必要地过载会增加材料疲劳和能量损失。因此，具有挑战性的设计方面中的一个是提供并维持足够的接触力。许多设计都包括一种根据载荷来使力变化的机构。这具有明显的好处，但也增加了驱动装置复杂性、成本和潜在的扭转柔性。所公开的驱动装置具有固定的接触力，所述固定的接触力由弹簧、压缩的空心滚子或通过滚动接触的主体的表面压痕来生成。公开了三个不同的减速级；其中两个具有同心的输入轴线和输出轴线，而第三个允许这些轴线之间存在一定角度。

当选择牵引驱动装置中的接触力时，一个额外的考虑因素在于，接触压力必须足以使牵引流体从液相转变为固相。本公开示出了一种在一些设计中在一个临界点处增加接触压力而不显著缩短使用寿命的方法。

摩擦接触或牵引接触可为纯粹的滚动，或者还具有自旋或侧滑。自旋和侧滑不利于表观的摩擦系数和牵引系数以及效率，并且应尽可能将其保持在最低水平。所公开的构造仅使用纯滚动接触。

由于它们的性能特性，诸如高刚度、高速度调节准确性、平稳的扭矩传递以及低间隙或零间隙，牵引驱动装置或摩擦驱动装置可用作高性能伺服机构。然而，因为其减速比会随载荷、速度和其他因素而略有变化，所以需要输出位置传感器。示出的实施方案中的一些结合了该任选的位置传感器。

根据本发明的一个方面，提供了一种速度适配器驱动装置，所述速度适配器驱动装置插入固定框架中并且包括：

-恒星元件(sun element)；

-至少三个行星元件，所述至少三个行星元件围绕所述恒星元件设置并与其滚动接触以便绕转，并且被限制在固定框架内以引导所述绕转，从而为所述速度适配器驱动装置提供固定传动比并且与固定框架的内表面滚动接触，其中所述至少三个行星元件与所述恒星元件滚动接触，所述恒星元件和所述行星元件具有光滑的表面，使得所有滚动接触都是摩擦接触或牵引接触并且是无齿的；以及

-导向滚子，所述导向滚子与所述至少三个行星元件滚动接触但不与恒星元件或固定框架滚动接触，所述至少三个行星元件的绕转驱动导向滚子围绕恒星元件的对应绕转，从而为速度适配器驱动装置输出具有固定传动比的旋转移动。

根据实施方案，固定框架是与恒星元件同心的圆柱体，其中导向滚子与至少三个行星元件之间的滚动接触被预紧以消除间隙。

根据实施方案，与恒星元件滚动接触的至少三个行星元件是与恒星元件和固定框架的内表面两者滚动接触的自由滚子，其中所述滚动接触包括摩擦接触或牵引接触。

根据实施方案，自由滚子包括具有选定直径以使得滚动接触力受到控制的孔。

根据实施方案，恒星元件限定其沿着延伸的纵向轴线，所述速度适配器驱动装置还包括对应于导向滚子的销，所述销中的每一个在纵向轴线上延伸穿过其所对应的导向滚子中的每一个，所述销中的每一个将其所对应的导向滚子维持在围绕恒星元件的径向位置，在导向滚子的绕转下，所述销被用来输出绕转的导向滚子的旋转移动。

根据实施方案，还提供了一种托架，销从导向滚子接合到所述托架中，所述托架充当速度适配器驱动装置的输出。

根据本发明的另一方面，提供了一种速度适配器驱动装置，所述速度适配器驱动装置插入到固定框架中并且包括：

-恒星元件，所述恒星元件限定其沿着延伸的纵向轴线；

-至少三个行星元件，所述至少三个行星元件围绕所述恒星元件设置并与其滚动接触以便绕转，并且被限制在固定框架内以引导所述绕转，并且与固定框架的内表面滚动接触，其中所述至少三个行星元件与所述恒星元件滚动接触，所述恒星元件和所述行星元件具有光滑的表面，使得所有滚动接触都是摩擦接触或牵引接触并且是无齿的，所述至少三个行星元件的绕转提供具有固定比传动减速的旋转移动；

-对应于所述至少三个行星元件的销，所述销中的每一个在纵向轴线上延伸穿过其所对应的至少三个行星元件中的每一个，所述销中的每一个将其所对应的至少三个行星元件维持在围绕恒星元件的径向位置，在至少三个行星元件的绕转下，所述销被用来输出绕转的至少三个行星元件的旋转移动；

-托架，销从至少三个行星元件接合到所述托架中，所述托架充当速度适配器驱动装置的输出；以及

-用于所述销的容纳部，用于允许至少三个行星元件中的至少一个的径向位置在其绕转期间的变化，而不会将径向位置的变化传递给托架。

根据实施方案，所述容纳部包括在至少三个行星元件内侧提供衬套，用于至少三个行星元件中的每一个的所述衬套具有孔，所述孔具有与所述至少三个行星元件中的对应一个的中心纵向轴线平行但不重合的中心孔轴线，从而允许所述至少三个行星元件的中心纵向轴线在其绕转期间围绕所述衬套的所述孔中心轴线移动，所述移动未被传递给所述销。

根据实施方案，所述至少三个行星元件中的每一个内侧的衬套包括外部圆柱形表面，其中心限定中心纵向轴线，中心孔轴线与所述中心纵向轴线平行但不重合，因此所述至少三个行星元件中的每一个内侧的衬套是偏心的。

根据实施方案，托架包括多个接合部分，对应的销接合到所述多个接合部分中，容纳部包括围绕多个接合部分中的每一个设置的开口，以使接合部分是柔性的并且允许销的径向位置的变化，所述变化未被传递给托架。

根据实施方案，固定框架是与恒星元件同心的圆柱体。

根据实施方案，托架充当具有多级布置的速度适配器驱动装置的输出。

根据实施方案，恒星元件是中空的以提供弹性。

根据本发明的另一方面，提供了一种速度适配器驱动装置，所述速度适配器驱动装置包括：

-第一牵引或摩擦传动元件，所述第一牵引或摩擦传动元件包括旋转表面和第一牵引或摩擦传动轴线；

-第二牵引或摩擦传动元件，其旋转轴线相对于第一牵引或摩擦传动轴线的角度在45°与135°之间的范围内并且包括旋转表面；

其中所述第一牵引或摩擦传动装置和第二牵引或摩擦传动装置通过偏压装置在它们相应的旋转表面处被推到一起，以提供无齿的滚动接触表面。

根据实施方案，以下中的至少一个，即：

-第一牵引或摩擦传动元件的旋转表面；以及

-第二牵引或摩擦传动元件的旋转表面

在包括所述第一牵引或摩擦传动轴线和所述第二牵引或摩擦传动元件的所述旋转轴线的平面中的所述滚动接触表面处凸出。

根据实施方案，滚动接触表面限定与凸出的至少一个旋转表面相切的平面，其中所述平面与第一牵引或摩擦传动轴线和第二牵引或摩擦传动轴线的交点重合。

根据实施方案，偏压装置是在第一牵引或摩擦传动元件或第二牵引或摩擦传动元件上使用的弹簧，用于分别沿第一牵引或摩擦传动轴线或第二牵引或摩擦传动轴线对它们进行纵向偏压。

根据本发明的另一方面，提供了一种多级速度适配器驱动装置，其包括：固定框架；以及如上面所提及的不止一个速度适配器驱动装置，所述不止一个速度适配器驱动装置在固定框架内串联连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种多级速度适配器驱动装置，其包括：固定框架；以及如上面所提及的第一速度适配器驱动装置；如上面所提及的第二速度适配器驱动装置；其中所述第一速度适配器驱动装置和所述第二速度适配器驱动装置在固定框架内串联连接。

根据实施方案，多级速度适配器驱动装置还包括牵引或摩擦速度适配器驱动装置，从而形成用于多级速度适配器驱动装置的弯头。

根据实施方案，多级速度适配器驱动装置还包括在固定框架的内表面上的圆形凹槽，以增加滚子与框架之间的接触压力并促进牵引流体的固化。

附图说明

根据结合附图考虑的以下具体实施方式，本公开的另外的特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1示出了作为转速适配器的有用类似物的杠杆；

图2示出了电磁马达与使用具有类似工作原理的两个减速级的减速器的组合；

图3示出了图2的组合的截面视图；

图4示出了图2的组合的分解视图；

图5示出了图2的组合的第一减速级；

图6示出了图2的组合的第二减速级；

图7示出了图2的组合的第二减速级的截面视图；

图8示出了电磁马达与三级减速器的组合。除了可能的速度改变之外，该减速器的输入级还允许输入轴线与输出轴线之间存在一定角度；

图9示出了图8的组合的截面视图；

图10示出了图8的组合的分解视图；

图11示出了图8的组合的第一减速级的元件；

图12示出了电磁马达与两级减速器的组合。在该设计中，引入了第三种类型的减速级，并且将其用作输出级；

图13示出了图12的组合的截面视图；

图14示出了图12的组合的分解视图；

图15示出了图12的组合的第一减速级；

图16示出了图12的组合的第二减速级；

图17示出了图12的组合的第二减速级的截面视图；

图18示出了图12的组合的第二减速级的替代实施方案；

图19示出了图12的组合的第二减速级的该替代实施方案的截面视图；

图20是示出包括多级减速器的致动器的示例性实施方案的截面视图；

图21是示出导向滚子减速器级的示例性实施方案的横截面视图；并且

图22至图23是将导向滚子减速器级的示例性实施方案示出为整体(图22)和横截面(图23)的透视图。

应当注意，在整个附图中，相同的特征由相同的附图标记来识别。

具体实施方式

参考上述现有技术，可通过使用摩擦驱动装置或牵引驱动装置来解决有齿传动装置最常遇到的缺点中的一些。摩擦驱动装置或牵引驱动装置依赖滚动接触的光滑元件之间生成的摩擦力或牵引力，而不是齿之间的接触。通常而言，摩擦驱动装置是指具有干式接触的变速器，而牵引驱动装置是指具有润滑式接触的变速器。与有齿传动装置相反，接触是连续的(即无齿)，从而为降低噪声、减少振动、增加刚度、以更高的速度运行和消除接触点处的间隙带来了重大机会。

如今，很少有固定比速度适配器在市场上有售。然而，随着钢抗疲劳强度、流体牵引性能、滚动表面制造技术和位置传感器技术的不断提高，固定比牵引或摩擦驱动装置现在似乎准备在许多应用领域中与传统齿轮装置技术竞争。本公开的目标是描述紧凑的摩擦或牵引驱动装置，所述装置可以合理的成本制造但是仍然达成超过它们的有齿对应装置的前述性能益处。

参考附图，图1示出了作为速度适配器级的功能的有用类似物的杠杆。杠杆具有三个交互端口。通常是固定的一个端口充当支点。根据长度比，两个其他端口之间的力增大或减小，而速度相反地改变。在图示中，1是支点，2是高速端口，而3是低速端口。

图2示出了电磁马达10与牵引或摩擦减速器的组合。当马达轴转动时，驱动装置的输出13相对于其框架11和马达以降低的速度和增大的扭矩旋转。任选的位置传感器12读取该输出的位置。

图3和图4示出了减速器的截面视图和分解视图。任选的联轴器14放置在马达轴8与减速器之间以允许未对准。旋转运动然后经过第一减速级15和第二减速级16。输出轴线由轴承元件引导，所述轴承元件在此示出为交叉滚子轴承17。任选的密封件19防止进入驱动装置并保留润滑剂。任选的位置传感器12读取环18的位置。根据实施方案，对环18进行编码(例如，在其表面上)，以使得其角位置可由任选的位置传感器12读取。

图5和图6示出了减速器的第一级和第二级。图7示出了该第二级的截面视图。两个级都具有类似的工作原理。在它们的中心，具有外部滚动表面的恒星元件25(图1中的杠杆端口2的类似物)旋转。具有内部滚动表面的框架11(为清晰起见被省略)是固定的，并且表示支点(杠杆端口1的类似物)。具有外部滚动表面的三个或更多个自由滚子20被以选择的过盈量放置在环形空间之中。当恒星旋转时，自由滚子在恒星与框架之间滚动，并且描绘由框架11限制的绕转运动。围绕销22旋转并且任选地由诸如滚针23的轴承元件支撑的导向滚子21将该运动传递给托架24(杠杆端口3的类似物)。每个级的标称减速比是用框架表面的直径除以恒星表面的直径加一。典型减速比为14:1到3:1,取决于这些零件的相对直径。总体驱动比是多级驱动装置中串联提供的级比的乘积。

托架壁部分，外部(26a)或内部(26b)，连接到图7中示出的托架的前壁和后壁，以增加减速级的扭转刚度。有利地，自由滚子20和导向滚子21两者均不与托架壁部分26a、26b接触，以确保托架的该部分没有摩擦损失。换句话说，导向滚子21使其销22在其旋转时与托架24接合，但是不接触托架壁部分26a、26b。因此，在它们之间提供空隙以确保没有接触。

自由滚子20与导向滚子21之间的少量游隙允许较大的制造公差，但是，如果所有接触都是滚动的，则预紧可能实现零间隙。对于自由滚子20，选择过盈量以确保零件尺寸公差仅致使可接受的预紧变化。根据目标可传递扭矩计算所需的法向力，并根据目标使用寿命选择滚子长度。如图7中所示，自由滚子还具有任选的孔，所述孔具有选定直径以使得过盈仅生成需要的接触力。在计算这些直径时，还必须考虑接触的主体的表面压痕。还必须考虑框架和恒星滚子的总体变形。

在图3中，在驱动装置(多级或单级驱动装置)的框架11的内部滚动表面上可见凹槽9。该凹槽缩短了与自由滚子的接触长度。此时，因为接触的主体的减小的曲率半径较大，所以接触压力较低。因此，有可能需要缩短接触长度以确保第一减速级15中用于牵引流体的相变的足够压力，从而促进牵引流体的凝固。但是，即使接触长度略有缩短，因为与恒星与自由滚子之间的接触相比压力仍然较低，所以这种接触在预期的驱动疲劳寿命中也不会发挥重要作用。

现在参考另一实施方案，图8示出了电磁马达10与牵引或摩擦减速器的另一组合，这里的减速器具有三个减速级并且包括弯头。当马达轴转动时，驱动装置的输出13相对于其框架部分30和11以及马达以降低的速度和增大的扭矩旋转。驱动装置的最后两个级与图2的组合具有相同的类型，但是增加了不同的输入级，以允许输入轴线与输出轴线之间的角度不为0°(先前描述的实施方案是0°这种情况)，例如为90°，或者是范围在45°与135°之间的角度。任选的传感器12读取输出的位置。

图9和图10示出了减速器的截面视图和分解视图。图11示出了第一减速级的隔离元件的截面视图。任选的联轴器14放置在马达轴8与驱动装置之间，以允许未对准。然后，旋转运动被传递到零件33，由轴承元件31引导并且被压缩弹簧元件32(又称为偏压装置)推向元件34。元件33和元件34是传动装置，它们通常具有滚动接触的圆锥形表面(例如，它们被示出为截头圆锥形，其中圆锥形部分滚动接触)，并且在另一平面中具有可能的曲率以帮助适应未对准。这些传动装置的旋转轴线相交的角度明显不同于0°(例如垂直，如图8至图10中所示，并且在图11中也正式示出为轴线33a、轴线34a)，所述角度可在例如45°与135°之间的范围。轴承元件35支撑元件34的旋转轴线。恒星元件25是下一级的输入。所述级的标称比等于接触点处滚动表面直径的比。

摩擦接触或牵引接触可为纯粹的滚动，或者还具有自旋或侧滑。自旋和侧滑降低了效率，降低了牵引或摩擦性能，并且可加速表面劣化。当具有非平行旋转轴线的两个表面滚动接触时，当两个旋转轴线会聚在驻留于接触平面(即，与接触点或接触线相切的平面)内的一个点中时，消除了自旋，如由图11中的虚线所指示。为了适应组装和制造公差，通过使元件33和元件34中的至少一个在包含旋转轴线的平面上凸出(即，它们两者都在该平面上突出，或者它们中的一个凸出而另一个是平坦的，从而提供点接触)有利地将两个截头锥的线接触改变为点接触。图11示出当元件33、34中的每一个的凸出表面滚动接触(并通过压缩的弹簧元件32使每一个推挤抵靠另一个)时，它们限定一个平面，所述平面与空间中元件33、34中的每一个的纵向轴线33a、34a汇合处的点重合。

与更常见的有齿锥齿轮布置相比，图11中示出的变速器的仅在传动元件之间具有摩擦接合的连续性能带来降低噪声、减少振动、消除间隙、增加刚度和提高速度能力的重大机会。为了利用这些机会，它能够被用作独立的变速器元件，用作多级摩擦或牵引驱动装置的输入级，或用作任何其他类型的减速器的输入级。增加的刚度和低间隙特别适用于高精度致动器，即具有高空间精度的致动器。

图12示出了电磁马达10与牵引或摩擦减速器的另一组合，这里的减速器具有个减速级(并且无弯头)。当马达轴转动时，输出13相对于框架11和马达以降低的速度和增大的扭矩旋转。第一级类似于图2到图7中示出的组合的级，但是输出级不同。

图13和图14示出了减速器的截面视图和分解视图。任选的联轴器14放置在马达轴8与减速器之间以允许未对准。旋转运动然后经过第一减速级15和第二减速级40。输出轴线由轴承元件引导，所述轴承元件在此示出为交叉滚子轴承17。任选的密封件19保护驱动装置并保留润滑剂。

图15示出了减速器的第一级，其工作原理如针对图2到图7中示出的组合的各减速级所描述的。

现在参考另一实施方案，图16示出了第二级，图17示出了所述第二级的截面视图。在中心处，具有外部滚动表面的恒星元件25(图1中的杠杆端口2的类似物)旋转。具有内部滚动表面的框架11(为清晰起见被省略，通常是围绕并且封闭所述级)是固定的，并且表示支点(杠杆端口1的类似物)。在级的该特定实施方案中，没有自由滚子和导向滚子；相反，所有行星元件都是与恒星接触的滚子。

在该实施方案中，具有外部滚动表面和同心孔(即，与圆形外部滚动表面同心的圆形孔)的三个或更多个滚子43(例如，如图所示的五个滚子)被以选择的过盈量放置在环形空间之中。当恒星旋转时，滚子在恒星元件25与框架11(即，将封闭所述级的框架)之间滚动并且描绘绕转运动。该运动通过销42、偏心衬套44和任选的轴承元件(诸如，示出的滚针45)传递给托架41(杠杆端口3的类似物)。

应当注意，滚子不会推到托架上，因为滚子自由滚动并且不与变得与托架的侧壁接触，如先前关于图7的实施方案的描述所指出的。它们的在纵向方向上延伸(即，不是从恒星元件25径向地延伸)的销42与托架41接合，使得滚子43的旋转移动相应地驱动销42的旋转移动，并且所述销42与托架41的接合确保了托架41在销42的作用下自旋，从而将其驱动成旋转移动。

因此，恒星元件25间接地驱动托架41，其中滚子43在它们之间，并且所述减速级的标称减速比是框架表面的直径除以恒星表面的直径加一。典型减速比为14:1到3:1。

在示出的实施方案中，滚子43由形成滚针轴承的滚动元件45引导。该轴承将偏心衬套44的外部表面用于其内部滚道。该衬套本身具有用于容纳销42的孔。孔的轴线和偏心衬套44的外部圆柱形表面的轴线是平行的但不是同心的。换句话说，所述孔和滚子43的外部滚动表面是圆形的并且是同心的，但是所述孔内侧的销42不一定是同心的。图17中示出的这种偏心(其中销42在所述孔内侧的轻微偏心是可见的)允许滚子的旋转轴线描绘围绕其销42轴线的圆弧，以适应未对准和其他不精确的情况。因为滚子43的外部滚动表面的圆形形状可能不是完美的(即，在给定的公差范围内，很小但不为0)，所述滚子的滚动移动变成围绕恒星元件的旋转移动在销42相对于恒星元件25的径向位置上引入小的变化。为适应这种情况，衬套44内侧的内部孔是偏心的。这意味着孔限定孔中心轴线，并且衬套的外侧表面是圆柱形的并且还限定中心纵向轴线。偏心意味着这些轴线平行但不重合。中心纵向轴线应当为其中安装有衬套的行星元件的中心纵向轴线。这种适应确保了总体传动移动的平稳性。否则，销42将被迫使相对于恒星元件25具有小的变化，但是因为销42纵向延伸以与托架41接合，这将产生不良张力(包括机械损失、材料疲劳和噪声)。

在这种布置中，接触的主体的表面压痕以及框架和恒星的总体变形(如果是空心的，如图17或图19中所示)提供了控制接触力的柔性。滚子43的明显总体变形是不合乎需要的，因为它可能不利于滚针45或偏心衬套44的功能。

该减速级布置可具有优于第一减速级的布置的优点。最重要的是，有时可增加滚子的数量，从而增加扭矩容量、使用寿命和扭转刚度。然而，为了使这种布置合适，因为滚子孔不能变形太明显，所以生成并维持接触力的大部分弹性应归因于滚子-恒星和滚子-框架接触弹性以及框架和恒星(如果是中空的)变形。这种布置在高接触力的情况下效果很好，而高接触力又会生成足够的接触压痕。因此，这对于减速器的输出级来说是良好的候选方案，其中转速较小，但转矩大。

图18示出了具有类似工作原理的减速器的第二级的替代实施方案，即由于滚子的不完美的圆形形状(即非零公差)，在其围绕恒星元件25旋转期间提供对所述滚子的径向位置中的轻微变化的适应。在该实施方案中，所述适应不是通过在行星元件的销与滚针轴承之间放置具有平行但偏心的孔和外部圆柱形表面的衬套来提供的，而是通过确保销42接合到托架46中可经历所述径向位置中轻微变化来提供的，做法是使这种接合不那么刚性。图19示出了截面视图。同样，具有外部滚动表面的恒星元件25被放置在中心处。具有内部滚动表面的框架11(同样，为清晰起见省略了该框架)是固定的。具有外部滚动表面和同心孔的滚子43被以选择的过盈量放置在它们之间的环形空间中。当恒星旋转时，滚子在恒星与框架之间滚动，并且描绘绕转运动。该运动通过销42(其纵向延伸并与托架46接合)和任选的轴承元件(诸如，示出的滚针45)传达到托架46。这次，托架46被设计成为滚子的径向位置提供柔性。这种柔性适应未对准和其他不精确的情况。在示出的托架中，围绕销42与托架的连接点设置的开口47为托架提供了这种柔性(即，归功于这些开口47，销42与托架接合的位置的被做成刚性较小)，所述托架被定形为正交于驱动装置的旋转轴线。

虽然图4和图10示出了具有不同的两个级(15、16)的多级驱动装置，图20示出了具有相同的两个级(15、15)(可更多)的多级驱动装置，一个级具有输出，所述输出变成另一个级的输入(出于可见性，从附图中移除托架)。在图21中示出了串联重复的级15，其与图5中的级完全相同，但是以正视图示出。

图22至图23中示出了类似于图21中的一个的实施方案。提供了板29以确保高扭转刚度。板29将销22和导向滚子21固持在适当位置，同时还引导自由滚子20。

上述布置除了降低噪声，还有许多优点。例如，预紧所有接触点并消除间隙的可能性对于高精度定位应用很有用。此外，通过预紧牵引接触而成为可能的高扭转刚度提高了运动系统的性能，并且减少了不期望的振动的发生且减小了幅度。此外，滚动接触是高效的，减少了能量损失和不良摩擦。这可以有利地应用到高精度致动器中。

此外，上述各级的不同实施方案可以多种减速比(3:1到14:1)实现，这意味着将它们组合可为多级驱动装置提供各种各样的总减速比。此外，多级布置对于提高驱动装置的使用寿命可非常有用，因为进入级经历了多个循环但扭矩较小，而输出级却具有较高的扭矩(即，较高的预紧力和接触力)但经历了较少的循环。

与使用现有技术中的滚珠相比，使用线接触(即，圆柱形滚动表面之间的接触)可确保实现更大的扭矩。此外，在牵引驱动装置的情况下(即带有流体)，任何冲击都会致使流体剪切并耗散能量，从而减轻机械冲击的影响。

虽然上面已经描述并在附图中示出了优选实施方案，但是对本领域技术人员显而易见的是，可在不脱离本公开的情况下做出修改。此类修改被认为是本公开的范围内包括的可能的变型。

Claims (21)

1.一种速度适配器驱动装置，所述速度适配器驱动装置插入固定框架中并且包括：

-恒星元件；

-至少三个行星元件，所述至少三个行星元件围绕所述恒星元件设置并与其滚动接触以便绕转，并且被限制在所述固定框架内以引导所述绕转，从而为所述速度适配器驱动装置提供固定传动比并且与所述固定框架的内表面滚动接触，其中所述至少三个行星元件与所述恒星元件滚动接触，所述恒星元件和所述行星元件具有光滑的表面，使得所有滚动接触都是摩擦接触或牵引接触并且是无齿的；以及

-导向滚子，所述导向滚子与所述至少三个行星元件滚动接触但不与所述恒星元件或所述固定框架滚动接触，所述至少三个行星元件的所述绕转驱动所述导向滚子围绕所述恒星元件的对应绕转，从而为所述速度适配器驱动装置输出具有所述固定传动比的旋转移动。

2.根据权利要求1所述的速度适配器驱动装置，其中所述固定框架是与所述恒星元件同心的圆柱体，其中所述导向滚子与所述至少三个行星元件之间的所述滚动接触被预紧以消除间隙。

3.根据权利要求2所述的速度适配器驱动装置，其中与所述恒星元件滚动接触的所述至少三个行星元件是与所述恒星元件和所述固定框架的所述内表面两者滚动接触的自由滚子，其中所述滚动接触包括摩擦接触或牵引接触。

4.根据权利要求3所述的速度适配器驱动装置，其中所述自由滚子包括具有选定直径以使得滚动接触力受到控制的孔。

5.根据权利要求4所述的速度适配器驱动装置，其中所述恒星元件限定其沿着延伸的纵向轴线，所述速度适配器驱动装置还包括对应于所述导向滚子的销，所述销中的每一个在所述纵向轴线上延伸穿过其所对应的所述导向滚子中的每一个，所述销中的每一个将其所对应的所述导向滚子维持在围绕所述恒星元件的径向位置，在所述导向滚子的所述绕转下，所述销被用来输出所述绕转的导向滚子的所述旋转移动。

6.根据权利要求5所述的速度适配器驱动装置，所述速度适配器驱动装置还包括托架，所述销从所述导向滚子接合到所述托架中，所述托架充当所述速度适配器驱动装置的输出。

7.一种速度适配器驱动装置，所述速度适配器驱动装置插入固定框架中并且包括：

-恒星元件，所述恒星元件限定其沿着延伸的纵向轴线；

-至少三个行星元件，所述至少三个行星元件围绕所述恒星元件设置并与其滚动接触以便绕转，并且被限制在所述固定框架内以引导所述绕转，并且与所述固定框架的内表面滚动接触，其中所述至少三个行星元件与所述恒星元件滚动接触，所述恒星元件和所述行星元件具有光滑的表面，使得所有滚动接触都是摩擦接触或牵引接触并且是无齿的，所述至少三个行星元件的所述绕转提供具有固定比传动减速的旋转移动；

-对应于所述至少三个行星元件的销，所述销中的每一个在所述纵向轴线上延伸穿过其所对应的所述至少三个行星元件中的每一个，所述销中的每一个将其所对应的所述至少三个行星元件维持在围绕所述恒星元件的径向位置，在所述至少三个行星元件的所述绕转下，所述销被用来输出所述绕转的至少三个行星元件的所述旋转移动；

-托架，所述销从所述至少三个行星元件接合到所述托架中，所述托架充当所述速度适配器驱动装置的输出；以及

-用于所述销的容纳部，用于允许所述至少三个行星元件中的至少一个的径向位置在其绕转期间的变化，而不会将所述径向位置的变化传递给所述托架。

8.根据权利要求7所述的速度适配器驱动装置，其中所述容纳部包括在所述至少三个行星元件内侧提供衬套，用于所述至少三个行星元件中的每一个的所述衬套具有孔，所述孔具有与所述至少三个行星元件中的对应一个的中心纵向轴线平行但不重合的中心孔轴线，从而允许所述至少三个行星元件的所述中心纵向轴线在其绕转期间围绕所述衬套的所述孔中心轴线移动，所述移动未被传递给所述销。

9.根据权利要求8所述的速度适配器驱动装置，其中所述至少三个行星元件中的每一个内侧的所述衬套包括外部圆柱形表面，其中心限定所述中心纵向轴线，所述中心孔轴线与所述中心纵向轴线平行但不重合，因此所述至少三个行星元件中的每一个内侧的所述衬套是偏心的。

10.根据权利要求7所述的速度适配器驱动装置，其中所述托架包括多个接合部分，所述对应的销接合到所述多个接合部分中，所述容纳部包括围绕所述多个接合部分中的每一个提供的开口，以使所述接合部分是柔性的并且允许所述销的所述径向位置的所述变化，所述变化未被传递给所述托架。

11.根据权利要求7所述的速度适配器驱动装置，其中所述固定框架是与所述恒星元件同心的圆柱体。

12.根据权利要求7所述的速度适配器驱动装置，其中所述托架充当具有多级布置的所述速度适配器驱动装置的输出。

13.根据权利要求7所述的速度适配器驱动装置，其中所述恒星元件是中空的以提供弹性。

14.一种速度适配器驱动装置，所述速度适配器驱动装置包括：

-第一牵引或摩擦传动元件，所述第一牵引或摩擦传动元件包括旋转表面和第一牵引或摩擦传动轴线；

-第二牵引或摩擦传动元件，其旋转轴线相对于所述第一牵引或摩擦传动轴线的角度在45°与135°之间的范围内并且包括旋转表面；

其中所述第一牵引或摩擦传动装置和所述第二牵引或摩擦传动装置通过偏压装置在它们相应的旋转表面处被推到一起，以提供无齿的滚动接触表面。

15.根据权利要求14所述的速度适配器驱动装置，其中以下中的至少一个，即：

-所述第一牵引或摩擦传动元件的所述旋转表面；以及

-所述第二牵引或摩擦传动元件的所述旋转表面

在包括所述第一牵引或摩擦传动轴线和所述第二牵引或摩擦传动元件的所述旋转轴线的平面中的所述滚动接触表面处凸出。

16.根据权利要求15所述的速度适配器驱动装置，其中所述滚动接触表面限定与凸出的所述至少一个旋转表面相切的平面，其中所述平面与所述第一牵引或摩擦传动轴线和所述第二牵引或摩擦传动轴线的交点重合。

17.根据权利要求16所述的速度适配器驱动装置，其中所述偏压装置是在所述第一牵引或摩擦传动元件或所述第二牵引或摩擦传动元件上使用的弹簧，用于分别沿所述第一牵引或摩擦传动轴线或所述第二牵引或摩擦传动轴线对它们进行纵向偏压。

18.一种多级速度适配器驱动装置，所述多级速度适配器驱动装置包括：

-固定框架；以及

-不止一个根据权利要求1至13中任一项所述的速度适配器驱动装置，其在所述固定框架内串联连接。

19.一种多级速度适配器驱动装置，所述多级速度适配器驱动装置包括：

-固定框架；以及

-根据权利要求1至6中任一项所述的第一速度适配器驱动装置；

-根据权利要求7到13中任一项所述的第二速度适配器驱动装置；

其中所述第一速度适配器驱动装置和所述第二速度适配器驱动装置在所述固定框架内串联连接。

20.根据权利要求18或19所述的多级速度适配器驱动装置，所述多级速度适配器驱动装置还包括根据权利要求14到17中任一项所述的牵引或摩擦速度适配器驱动装置，从而形成用于所述多级速度适配器驱动装置的弯头。

21.根据权利要求18或19所述的多级速度适配器驱动装置，所述多级速度适配器驱动装置还包括在所述固定框架的内表面上的圆形凹槽，以增加所述滚子与所述框架之间的接触压力并促进牵引流体的固化。

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