CN1154796C - 轨道齿轮传动齿形、轨道齿轮传动及利用轨道齿轮传动的绞盘 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于轨道齿轮传动机构的齿形，其中包括外部齿轮(10)和内部齿轮(30)。所述齿轮中至少有一个齿轮受约束进行轨道运动，而将旋转运动传递到另一个齿轮上。内部齿轮(30)的齿(34)的齿形为正弦曲线形，至少在内部齿轮(30)的节圆(36)的邻近区域为正弦曲线形，节圆(36)与齿(34)的正弦曲线形齿形的拐点(52)相重合。外部齿轮(10)具有节圆(25)，内部齿轮(30)的拐点(19)滚过外部齿轮(10)的齿(14)的齿形上的点，此处节圆(25)与齿(14)的齿形相交。还公开了一种轨道传动系统，其中一个或另一内部齿轮(10)或外部齿轮(30)安装在偏心元件(63)上，偏心元件(63)由输入轴(64)驱动。轨道控制盘(67)或减速齿轮(110)约束一个齿轮(10或30)进行轨道运动，盘(67)或减速齿轮(110)具有一个用来固定盘(67)或减速齿轮(110)的制动元件(80)。为了将传动机构置于空档可将制动器(80)释放，这样轨道控制盘(67)就可转动，而不限制外部齿轮(10)或内部齿轮(30)进行轨道运动。

Description

轨道齿轮传动齿形、轨道齿轮传动 及利用轨道齿轮传动的绞盘

技术领域

本发明涉及一种轨道齿轮传动的齿形、一种轨道齿轮传动机构及绞盘，例如游艇甲板绞盘和用于提升重货物的升举器绞盘，这些装置中均包含轨道齿轮传动机构。

背景技术

动力的传送包括利用回转式机械传送的大扭矩负载通常是由不同的齿轮系统来完成的。在需要进行大比率减速及进行扭矩转换时通常利用正齿轮或行星齿轮系。这些机构由于包括许多部件而变得笨重。蜗杆和蜗轮传动提供了一种简单的替代方式，但是因为齿轮啮合依赖滑动接触，所以在大负载下这些装置就很无效。正齿轮和行星齿轮利用齿轮齿进行滚动接触，所用齿轮齿的表面形状为渐开线形，这样就产生了高效传动。

轨道齿轮系统的运行是通过一个具有外齿的齿轮与在另一个轨道齿轮的内表面上形成啮合齿进行啮合转动，这种轨道齿轮系统是公知的。另外还已知这种齿轮系统具有从较简单的机器上提供很大减速的能力。

与正齿轮或周转行星齿轮系统不同，其中的齿的啮合是依靠两个柱体在其外表面上的一起滚动，轨道齿轮是使一个柱体在另一个齿轮的内表面上滚动。正齿轮或齿条的齿在柱体的表面做较小的周转运动，因此啮合过程或多或少地与柱体的表面相切，这种运动就产生了齿轮齿表面的渐开线表面。

相反，轨道齿轮靠在内齿轮的内表面上作摆线运动，因此啮合过程基本上是径向的，在负载作用下其渐开线形齿轮齿只产生高摩擦滑动接触。直到现在上述现象仍使轨道齿轮几乎成为一个工程奇事。

为了利用轨道运动齿轮的其他重要特征，一些企业尝试利用简单的摆线齿形式。这种齿轮齿形式也产生滑动接触，虽然轴承的布置和协作减少了摩擦问题，但是也极大地增大了机械的尺寸和复杂性，这样就限制了这种机械的用途。

发明内容

因此需要开发一种新型齿轮以使轨道齿轮系统只使用齿的滚动啮合，同时遵守刚体齿轮啮合的基本规则，从而在无滑动的情况下确保齿轮的节圆一起滚动。

本发明的提供了一种轨道齿轮系统，包括：一个内部齿轮和一个外部齿轮；内部齿轮具有多个外齿，多个外齿具有一个表面和一个相反表面，内部齿轮具有一个节圆，在接触表面上具有一个位于内齿轮节圆上的拐点；外部齿轮具有多个与内部齿轮的外齿相啮合的内齿，所述内齿具有与内部齿轮的外齿的啮合面相啮合的啮合面，外部齿轮具有一个节圆；其中，将内部齿轮和外部齿轮安装用于从一个齿轮向另一个齿轮进行动力传递时，外部齿轮和内部齿轮进行基本上径向啮合，与外齿的拐点相接触的点与内部齿轮的啮合表面上的仅一点相啮合并摆过该点，在此处外部齿轮的节圆与外部齿轮的啮合表面相交。

其中，啮合表面具有正弦曲线形齿形。

其中，正弦曲线齿形是由下面的等式来确定的：

y＝f(D)Sin{πWDθg(ε)}

其中：D为节圆直径；

      W为齿宽度；

      ε为偏心率；

      θ为角位移；

在上面的限制条件中，内部齿轮的直径D应大于外部齿轮直径D的三分之二。

其中，内部齿轮的外齿被截断，被截断的内部齿轮的外齿具有一个通常为平坦的最外端的表面，啮合表面的正弦曲线部分从齿轮的节圆上径向向内的一点延伸至被截断表面。

其中，沿外齿的相反表面的至少一部分长度上也设置有正弦曲线齿形，相反表面的正弦齿形上具有一个位于齿轮节圆上的拐点，因此齿轮可在前后方向上运动，且其啮合面与外部齿轮的内齿在一个方向上啮合，在相反方向上运动时其相反表面就有效地成为其转动的啮合面。

其中，外齿的啮合面与其相反表面互为镜像。

其中，外部齿轮的内齿的啮合表面为偏斜的平坦表面，该平坦表面从径向的外部一点延伸至外部齿轮的节圆与啮合表面相交的点。

其中，平坦表面相对于外部齿轮半径的角度，是由形成外齿正弦曲线形在正弦曲线的拐点处的正弦的导数来确定。

其中，内齿的啮合表面从啮合表面与外部齿轮的节圆的交点径向向内延伸至内齿的径向最内点。

其中，内齿具有相反表面，该相反表面为啮合表面的镜像，所述相反表面为齿轮系统反向运动时的啮合表面。

附图说明

参考附图，本发明的优选实施例将在下文中描述。

图1所示为轨道齿轮系统的外部齿轮的齿形；

图2所示为轨道齿轮系统的内部齿轮的齿形；

图3所示为处于转动安装位置的图1和图2中所示的齿轮，图中显示了图1和图2中所示的齿轮的齿形间相互作用的情况；

图4、5、6、7、8、9、10、11所示为图3中所示的齿轮在不同位置时从一个齿轮向另一个齿轮传递驱动力时的情况；

图11A为根据本发明的第二个实施例的齿形的示意图；

图12所示为实现本发明的传动机构的平面视图；

图13所示为图12中所示的传动机构的剖视图；

图14所示为根据本发明另一个实施例的传动机构的平面视图；

图15所示为图14中所示的传动机构的剖视图；

图16所示为利用图12和图13中所示的传动机构的升举器形式的绞盘；

图17所示为图16中的升举器的第二个实施例；

图18所示为利用图14和图15中所示的传动机构的甲板绞盘；

图1所示为轨道齿轮系统的外部齿轮的齿形，图2所示为轨道齿轮系统的内部齿轮的齿形。

具体实施方式

参考图1，外部齿轮10具有一个通常为环形的齿轮体12。齿轮环12具有内齿14(图中只显示了两个)。在两个相邻的齿14之间存在齿隙16。

齿14具有接触表面18及其相反表面19。为了显示的方便，一个齿14的相反表面19显示为沿与相邻齿14的接触面18相连的表面。

在图1中可清楚看到，相邻齿14的表面18和19相对于径向线20互为镜像。同一个齿14的表面18和19相对于穿过齿14的径向线(图中未显示)也互为镜像。每个齿14的表面18和19通常在各齿14的轮廓面23上的最内点22处相交。

相邻齿14的表面18和19在径向向外延伸，并终止于限定齿14之间齿隙16的径向外部点的平坦表面24。

相对的面18和接触面19承受齿轮10的运动，因此表面18与图2中所示的齿轮齿相啮合。但是如果齿轮12按相反的方向转动，在齿14的相反表面19就成为啮合面而表面18成为相反表面。

参考图2，图中显示了内部齿轮30，该内部齿轮具有一个通常为环形的齿轮体32，齿轮体32具有一个将其安装在轴上的中心开口。齿轮体32上具有齿轮齿34(图中只显示了一个)。齿轮30具有节圆36，齿轮齿34具有一个接触表面38(该表面作为与齿轮10的齿14接触的表面)及一个相反表面40。接触表面38和其相反表面40相对于径向线42互为镜像。接触表面38和其相反表面40通常为正弦曲线形，在图中显示为用点划线表示的正弦曲线44，实际上接触表面38和相反表面40处于点X和Y之间的部分是正弦曲线形的。在点X处齿14被截断而产生一个径向外平面46。在点Y处齿34的齿形从正弦曲线44上稍微内缩，内缩后的齿形用数字50来表示，这样内缩前后就产生了间隙。点X和点Y之间的正弦曲线齿形上具有拐点52，所述拐点也位于齿轮30的节圆36上。

参考图1，齿14的接触表面18和相反表面19上处于点A和点B之间的平坦面相对于径向线20的倾斜角度在图中用θ表示。角度θ是由齿轮齿34上的点X和点Y之间的正弦曲线齿形在拐点52处的导数来决定的。

如图1所示，齿14上处于点A和点B之间的直线部分结合到轮廓面23上，轮廓面23为图1中所示的弧形面。该轮廓面为齿34提供了外廓路径，该内容将在下文中详细描述。在优选实施例中的轮廓形状与点划线60所示的摆线轨迹基本一致，在点划线60上点B将随齿轮10作轨道运动。点B位于摆线轨迹60的尖点并位于齿轮10的节圆25上。但是在能为齿34提供足够的齿强度和间隙的情况下，齿14位于点B之间的确切的外形应可以随意选取。

同样，为了提供足够的空间，齿轮10的平坦表面24的确切位置及齿34的平坦表面46的确切位置，在某种程度上也是可以随意选取的。再次重申，虽然图中显示的表面24和46通常优选为平面，但确切的表面形状不是很重要。

如上文所述点A和点B之间的平坦轮廓形状是最优选的，在齿14上的点A和点B之间的轮廓也可以为正弦曲线形。但是这样就需要进行正弦函数变换以确定齿14上的点X和点Y之间的表面轮廓，以便对应用到齿14上的正弦曲线进行弥补。

图3所示为齿轮10和齿轮30相互啮合的情况。在图3所示的实施例中，齿轮10安装在偏心元件63上，偏心元件63又安装在输入轴64上，齿轮30受轨道控制装置(该装置将在下文中详细描述)的约束而进行轨道运动，所述轨道控制装置可以是轨道控制盘、轨道控制齿轮等。应认识到在本发明的其他实施例中是将齿轮30而不是齿轮10安装而进行轨道运动。实施例中所示的这种布置将在下文中进行描述。通常安装在偏心元件63上进行轨道运动的齿轮为齿轮系统的输入齿轮，另外一个为进行输出传动的输出齿轮。在内部齿轮进行轨道运动的布置中外部齿轮通常与输入轴同向转动，所述输入轴为内部齿轮提供动力，而在外部齿轮进行轨道运动并从内部齿轮输出动力的情况下，内部齿轮将按与输入轴相反的方向转动。这种现象可在利用轨道齿轮传动的特殊实施例中应用并可用来提供反向齿轮。

图4与图3相似，该图中显示的齿中没有用点划线44所示的正弦曲线及没有用点划线60表示的摆线轨迹。齿形在图4中应能更清楚地观察到。

参考图4，图中显示了齿轮齿34和14处于未啮合位置，由于输入轴64的转动及偏心元件63按图3和图4中箭头A所示的方向转动，所以外部齿轮10做轨道运动。在齿轮10连续转动时齿轮齿14的接触面18就向齿轮30的齿34移动。

图4及图5中所示的输入轴64上的标记点I用于参考的目的而用来显示轨道的位置。

随着轨道连续转动齿轮就移入图6所示的位置，图中齿轮齿14和齿34几乎处于接触状态，只是由于润滑油膜的作用而相互分开，齿34在油膜上相对于齿14滑动，但不与齿14接触。

在图7所示的位置中，齿34和齿14相啮合而拐点52滚过齿14上的点B。如图7中清楚所示，齿轮10的节圆25和齿轮30的节圆36在接触点B相互重合，此时驱动力从正在进行轨道运动的齿轮10传向齿轮30，这样就驱动齿轮30围绕其中心轴旋转。

图7中相邻的标有14′的相邻齿轮齿的表面19不与齿34上的相反表面40啮合。可在相对表面19和40之间提供一定的间隙，如半毫米。在一些实施例中，如果需要的话，相对表面19和40之间可进行瞬时啮合。

根据上面参考图1对齿形的描述，驱动力从齿轮14传送到齿轮34时点52滚过点B。如图8所示，滚动啮合发生在齿轮30转动大约4°左右，然后齿轮34开始从齿轮14上脱开。

应认识到图中只显示了处于齿轮34和齿轮14之间的单个啮合，由于齿轮10相对于齿轮30的轨道运动特性，多个齿轮将相互进行啮合。如图8中所示，当齿34开始从齿14上脱开时，负载可有效地传送到另一对齿14和34上，这样就可将驱动力从齿轮10连续供应到齿轮30上，从而使齿轮30围绕其中心轴转动。

图9清楚的显示了一个齿轮从另一个上脱开的状况。

图10所示为齿轮34的平坦表面46经过相邻齿14的轮廓表面23及正越过该齿轮的状况，图11显示了在齿轮10的轨道运动过程中齿轮14和齿轮34相分离的情况。

因此，在输入轴64和偏心元件63按着图11中的箭头A所示的方向转动时，齿轮10通常按箭头B所示的方向转动，这样齿轮30的啮合齿34就带动齿轮30在箭头C所示的方向上转动，箭头C所示的方向与箭头A所示的输入轴64和偏心元件63的转动方向相反。

图11A显示了一个外部轨道齿轮和一个内部转动输出齿轮的完整齿形。其中的指示数字标示与图1至11的实施例中相同的零件。

在本发明的这个实施例中，内部齿轮30和外部齿轮10的齿形均为曲线形，而不是如图1至11中的实施例中的被截短形成的形状。内部齿轮的齿34的齿形相对于节圆36是一个完整的正弦曲线形图形。例如点M和点N之间的曲线是完整的正弦曲线。外部齿轮的齿14的齿形处于点A和点B之间的部分，与图1至11中的每个实施例一样均表现直线形，外部齿轮的齿14的轮廓表面弯曲为与图1至11中的实施例中同样的形式。外部齿轮10的齿14之间的包括弯曲凹槽16a的间隙16，与图1至11中的实施例的通过截断而形成的凹槽16明显不相同，这样就可容纳齿34的弯曲的正弦曲线部分。

图11A显示了四对齿14和齿34之间的啮合点C及在此通过滚动或摆动而产生的啮合，此处节圆25和节圆36相互重合。如前面所述，齿34的正弦曲线齿形的拐点基本上是滚过节圆25与齿14齿形的相交的部分。如实施例中所示，四对齿沿齿14的齿形与节圆25的相交部分而在齿34的正弦曲线齿形的拐点的滚动运动的不同位置处产生啮合。每对齿34和14的啮合保持齿30转过大约4°左右。因此图11A右边的一对齿34和14刚开始啮合时，齿34的拐点稍微处于齿14的节圆25之下并准备滚过节圆25。图11A左边的一对齿34和14的啮合点C经过节圆25已完成滚动运动，并且两齿之间的啮合将脱开。

对图11A的齿形进行计算机检测后显示为：比较设计控制(PCD)为93％，设计控制(PCD)滑移为0，径向运动为0.007mm，干扰为0，压力角为20°。

图12和图13显示了轨道运动齿轮传动的第一个实施例，该实施例可利用上述每个实施例中的齿形。

图12和图13中的实施例中的指示数字的意义与图1至11中对齿轮的描述所用的指示数字的意义相同。

输入轴64布置在整体式偏心元件63上。在该实施例中，内部齿轮30安装在偏心元件63上，但是参考其他实施例下文也将披露上面所提到的将外部齿轮10布置在偏心元件63上的情况。在偏心元件63和齿轮30之间布置有轴承65。在齿轮30下面安装有轨道控制盘67，该控制盘包括有四个圆形孔69。齿轮30上布置有四个销子71，销子71插入孔69中，控制盘67通过制动机构80来固定，制动机构80包括一个固定块82及一个螺旋部件84，螺旋部件84可旋入块82中来夹紧在盘67上，从而使盘67相对于块82保持相对静止。图12和图13中只显示了制动机构80，用来使盘67保持静止及在需要的情况下将其释放而选择使用的其他形式的制动机构也很明确。

输入轴64的转动将带动偏心元件63转动，然后由偏心元件63通过孔69中的销子71以结合的形式带动齿轮30进行轨道转动，销子71在每个孔69的内表面中的一半上进行有效滑动来限制齿轮30进行轨道运动，这样使齿轮30的轨道转动通常与输入轴64和偏心轮63转动方向相同(如图12中箭头A所示的方向)。

随着齿轮30的转动，齿轮30的齿34将与齿轮10的齿14啮合，从而使齿轮10按着图12中的箭头C所示的方向转动(图12和图13中箭头C方向与箭头A所示的方向相同)。

外齿轮10的转动提供输出动力并可去掉，例如，可从齿轮10的整体套壳10a上去掉，整体套壳10a支撑在输入轴64的延伸部分64a上，这样外齿轮10就可在一定的驱动力比下输出转动动力，所述驱动力比是由齿轮30和齿轮10提供的轨道传动来确定的。

为将传动机构释放(即将传动置于空档)只需将制动器80释放从而将盘67释放，这样就使盘67仅随偏心元件63和齿轮30转动，因此传动机构就进行有效的空转而不将驱动力传递到齿轮10上。盘67的释放可将齿轮30从限定的轨道运动中释放出来，这样齿轮30仅随偏心元件63和销子71转动而驱动释放的盘67转动，因此盘67就随着齿轮30和偏心元件63转动。

图14和图15显示了与图1至11中所描述的布置相同的另一个实施例，其中的外部齿轮10被限制进行轨道运动，而内部齿轮30用来提供输出动力。

在该实施例中，在基盘77上提供有一个支柱75。输入轴64是中空的并包围支柱75。输入轴64带动整体形成的偏心元件63，偏心元件63通过轴承65安装到外部齿轮10上。内部齿轮30围绕输入轴64布置以相对于输入轴64转动。

如图14和图15所示，轨道控制盘67上具有四个孔69，盘67位于基盘77上并具有制动器80。制动器80具有一个突出部分83，突出部分83可置于盘67的外圆周上的凹槽87中，这样就可锁定盘67而使其静止固定。

在该实施例中，外部齿轮10提供有位于轨道控制盘67上的孔69中的销子71，因此当输入轴64和偏心元件63转动时，齿轮10就受位于孔69中的销子71的限制而进行轨道运动。

外部齿轮10在图14中的箭头B所示的方向上的轨道运动，引起内部齿轮30在与图1至11中所详述的箭头A所示的输入运动的相反方向C上进行转动。

因此，通过输入轴64在箭头A所示方向上的转动，驱动力就可在以箭头C所示方向的相反方向上以一定的比率传送到齿轮30，所述比率是通过齿轮30和齿轮10的轨道传动来设定的。

在该实施例中，齿轮30具有一个上部部分30a，如果需要的话输出驱动力可从此部位输出。

图16显示了利用图12和图13中所示类型的传动机构的升举器形式的绞盘。参考图16，升举器90具有外壳体部分92和94。输入轴64具有上述的整体式偏心元件63。输入轴64还带有输入滑轮94，输入滑轮94配置有升举器90的链95。内部齿轮30以图12和图13中所述的方式安装在偏心元件63上，且受销子70的限制而进行轨道运动，销子71位于轨道控制盘67的孔69中。制动机构80使轨道控制盘67保持静止。

在该实施例中，制动机构80包括一根轴86，轴上安装有一个棘爪89，在施加负载时该棘爪用来锁定控制盘67而使其固定，因此升举器负重时制动机构不能脱开。为了释放制动机构80，在棘爪从控制盘67脱开之前应将升举器卸载。控制盘67具有的齿(图中未显示)用来接收棘爪，这样可使棘爪89与控制盘圆周上的齿适当啮合。为了释放盘67，应转动轴86而将棘爪89从盘67的圆周上的齿(未显示)中撤回，从而如上文所述而让盘转动。

外部齿轮10按着与图12和图13中相同的方式围绕内部齿轮30布置，输出齿轮10上布置有输出滑轮98。输出滑轮98用来接收从输入滑轮94中延伸出来的链95。

壳体92具有用来悬吊升举器的钩子99，这样适当的负载就可连接到从输出滑轮98延伸出的链95上。

通过拉动从输入滑轮94前面延伸的链95(在图16中不能看到)，输入滑轮94就在箭头F所示的方向转动，从而带动偏心元件63转动，这样就带动齿轮30按着前面所述进行轨道运动。轨道运动就从齿轮30传递到外部齿轮10，从而外部齿轮10就围绕轴64的轴转动，然后转动输出滑轮98，这样与链95相连的负载就被提升起来。

仅通过释放链95就可停止输入滑轮94和输入轴64的转动，此时负载95将保持悬吊状态，由齿轮30和齿轮10形成的传动机构保持静止，直至链95再次被拉动而继续进行提升运动。即使将负载施加到链95上负载也不会引起齿轮箱的转动，这是因为装有齿轮的偏心元件63的原因。如果希望稍微降低负载，图16中所示的在输入滑轮94之上及之后延伸的链95就可被拉动，这样就使齿轮箱在与链95上提升的负载相反的方向上转动，链95延伸到输出滑轮98上。如前面所述，当升举器上有负载时制动机构80不能被释放，因为棘爪89与盘67的圆周上的齿(未显示)的啮合可使盘67保持静止，从而将带有负载的升举器锁住。如果希望释放盘67，必须将负载去掉而使棘爪89从盘67的圆周上的齿(未显示)中脱离出来。这样就阻止了在升举器上存在负载的情况下，齿轮箱被释放及将其置于空档状态的可能性，如果不进行阻止的话只会引起升举器的负载在重力作用下下落，这种情况是特别危险的。

在图12至图16所示的实施例中，轨道控制是由包括孔的盘67来完成的，所述孔用来接收从安装在偏心元件63上的齿轮10或30处延伸出的销子。但是在其他实施例中这种布置可以为相反的情况，即销子设置在盘67上而由形成于齿轮10或30上的孔来接收。

图17显示了一个与图16中显示的相似的实施例，但其中的轨道控制盘67由一个减速控制齿轮110来代替。减速控制齿轮110具有齿111，齿111与位于内部齿轮30的延伸部分30b上的控制齿113相啮合。内部齿轮30带有齿34，齿34按着与前面叙述的相同的方式与外部齿轮10的齿14相啮合。图17中所示的升举器90’的其他部件与图16中所述的部件相同。

减速控制齿轮110通过制动机构80的作用按着与前面叙述的同样的方式保持静止，从而限制齿轮30随着偏心元件63的转动而进行轨道运动。轨道运动传递到齿轮10而引起齿轮10围绕输入轴64的轴转动，这样就如前面所述驱动输出滑轮98进行转动。

再次重申，为了将传动机构置于空档，应将制动器80释放，从而使棘爪89与齿轮110脱离啮合而使齿轮110自由转动，这样齿轮10随着偏心轮63转动而不进行轨道运动，这样就没有驱动力供应到外部齿轮10上。

利用减速控制齿轮可提供非常大的减数比，输入齿轮30可在某一方向如相对于减速控制齿轮110的方向前进的方向上转动，而齿轮10在相反的方向转动，这样齿轮30和减速控制齿轮110之间的传动比与内部齿轮30和外部齿轮10之间的传动比的有效乘积，就可从输入轴64到外部齿轮10产生非常明显的动力减小。

图18显示了一种利用图14和图15所示的轨道齿轮传动机构的游艇所用的甲板绞盘。再次重申，图18中所用的参考数字的意义与图14、15中所用的参考数字的意义相同。

在图18所示实施例中，用来进行转动的输入轴64安装在支柱75上，并通过螺115保持在一定的位置，绞盘手柄(图中未显示)与输入轴64配合安装并向输入轴64提供转动。在该实施例中用来提供输出驱动力的齿轮30通过棘轮122与绞盘鼓120结合。绞盘鼓120通过棘轮121直接连接到输入轴64上，所述棘轮121与棘轮122相反布置。

因此，当输入轴64通过绞盘手柄(图中未显示)的驱动而在第一个方向上转动时，驱动力可通过棘轮121直接传送至绞盘鼓120并使绞盘鼓相对于输入轴64以1∶1的传动比转动，且使棘轮122超速转动，这样就没有驱动力从齿轮30传动到绞盘鼓120上。当输入轴64在相反的方向转动时，棘轮121空转而棘轮122处于啮合状态，这样驱动力就通过棘轮122从齿轮30传送到绞盘鼓120，从而以设定的减速转动绞盘鼓，所述减速是由外部齿轮10和内部齿轮30所形成的传动的传动比来设定的。如图14和图15中所示，齿轮30在与输入轴64相反的方向上转动，因此当输入轴64在相反的方向转动时驱动力就直接传过棘轮121，但是绞盘鼓120将在与上面所述方向相同的方向转动，因此绞盘鼓120总是在同样的方向上以1∶1的传动比或以由外部齿轮10和内部齿轮30形成的轨道齿轮传动机构所设定的传动比进行转动。

轴承虽然未在图中显示，但可将其布置在输入轴64和支柱75之间，也可布置在输入轴64和齿轮30之间，用来支撑这些部件之间的相对转动。

基盘71也可支撑用来引导牵引绳安装或脱离绞盘鼓120的绳索导轨123。

绞盘鼓120上也可布置轴承，用来支撑绞盘鼓120相对于输入轴64的转动且可支撑导轨123的支撑面108。

在上述的实施例中，内部齿轮30或外部齿轮10之一安装在轴上进行转动，另外一个齿轮被限制而进行轨道运动。与正齿轮系统或类似系统不同，在这些系统中两齿轮齿的接触基本是相切的且接触及啮合是径向的。旋转运动的传送是通过轨道齿轮的周期性轨道运动进行的。

此外，在上述的实施例中，只有一个齿轮受控而进行轨道运动，实施例中也可安排外部齿轮30和内部齿轮10进行轨道运动。在这样的实施例中，各内部齿轮齿和外部齿轮齿的啮合发生在摆线的相交位置处。双齿轮轨道布置的情况在本申请所引用的澳大利亚专利申请文件No.PO3739中被公开，该申请文件的内容在此被参考利用。

概括来说，本发明提供一种轨道齿轮系统，该轨道齿轮系统包括：

一个内部齿轮和一个外部齿轮；

所述内部齿轮具有多个外齿，多个外齿具有一个啮合表面和一个相反啮合表面，内部齿轮具有一个节圆，啮合表面具有一个位于第一齿轮节圆上的拐点。

外部齿轮具有多个与内部齿轮的外齿相啮合的内齿，内齿具有与内部齿轮的外齿的啮合面相啮合的啮合面，外部齿轮具有一个节圆；其中将内部齿轮和外部齿轮安装用以从一个齿轮向另一个齿轮进行动力传递时，外部齿轮和内部齿轮基本上进行径向啮合，与外齿的拐点相接触的点与内部齿轮的啮合表面上的仅一点相啮合并摆过该点，在此处外部齿轮的节圆与外部齿轮的啮合表面相交。本发明的第一个方面还提供了一种包括轨道齿轮系统的轨道齿轮传动机构。

本发明的第一个方面还提供了一种旋转传动机构，包括；

具有啮合元件的第一体；

具有啮合元件的第二体，用来与第一体的啮合元件相啮合并将旋转运动从第一体传递到第二体；

安装第一体或第二体中的一个，用于相对于二者中的另一个进行轨道运动；

第一体的部件与第二体的部件相互啮合，传送旋转运动时二者相互进行杯状(cupsoid)摆线运动，并且通过两个部件中的一个在另一个部件的表面上的一点所做的摆线而使二者进行径向啮合。

本发明的第一个方面提供了一种齿形，该齿形极大地提高了轨道齿轮系统和轨道齿轮传动机构的性能。本发明第一方面所提供的齿轮、系统和传动机构遵守滚动齿轮规则，但能阻止内部齿轮和外部齿轮的节圆之间的滑动。滚动啮合发生在一点，例如发生在每个齿轮大约4％的圆周上，但轨道齿轮系统中有多个齿轮进行相互啮合。本发明可使轨道齿轮具有非常相近直径的节圆。因为内部齿轮和外部齿轮的节圆啮合而使齿轮工作平稳，因此，以形成的内部齿轮的部分啮合面的正弦曲线与系统的两个参数有关，即轨道系统的偏心率和给定数目齿的节圆的直径。所述齿轮可利用精密机械如激光切割机或线切割机来制造，但是也可通过成形机如费洛成形机来制造，也可利用其他工具如利用滚齿工具依据生产这种齿轮的规则来制造这种齿轮。利用本发明的该方面所提供的齿形的轨道齿轮系统具有从简单机械上得到较低的减速及在负载下停止的能力，并且这种轨道齿轮系统能够保持静止直至输入传动时该循环运动继续进行。此外，通过将轨道系统中的轨道控制机构释放而将传动机构有效地放至空档可使传动机构很容易地脱开。

接触表面最好具有正弦曲线齿形，正弦曲线齿形是由下面的等式来定义的：

y＝f(D)Sin{πWDθg(ε)}

其中：D为节圆直径；

      W为齿宽度；

      ε为偏心率；

      θ为角位移；

在上面的限制条件中，内部齿轮的直径D应大于外部齿轮直径D的三分之二。

被截短的内部齿轮的外齿最好具有一个平坦的最外表面，啮合表面的正弦曲线部分从齿轮的节圆上径向向内的一个点延伸至截断表面。

沿外齿的相反表面的至少一部分长度上最好设置有正弦曲线齿形。相反表面的正弦齿形上具有一位于齿轮节圆上的拐点，因此齿轮可在前后方向上运动且其啮合面与外部齿轮的内齿在一个方向上啮合，在相反方向上运动时，相反表面可有效地成为其转动的啮合面。

外齿的啮合面和其相反表面最好相互为镜像。

内部齿轮的啮合表面最好为偏斜的平坦表面，该表面从径向的外部一点延伸至外部齿轮的节圆与啮合表面相交的点。

平坦表面相对于外部齿轮的半径的角度，最好由形成外齿的正弦曲线形在正弦曲线形的拐点处的正弦的导数来确定。

内齿的啮合表面最好从啮合表面与外部齿轮的节圆的交点径向向内延伸至内齿的径向最内点。

内齿最好具有相反表面，该相反表面为啮合表面的镜像，相反表面为齿轮系统的反向运动时的啮合表面。

本发明的第二个方面涉及一种轨道齿轮传动机构。

本发明的这一方面提供了一种轨道齿轮传动机构，该轨道齿轮传动机构包括：

一个具有多个外齿的内部齿轮；

一个具有多个内齿的外部齿轮，用于与内部齿轮的外齿啮合；

内部齿轮或外部齿轮之一安装在偏心元件上；

用来啮合内部齿轮或外部齿轮的轨道控制装置，安装在偏心元件上，这样就可控制安装在偏心元件上的内部齿轮或外部齿轮进行轨道运动。

为了控制安装在偏心元件上的内部齿轮或外部齿轮的轨道运动，就需要制动装置与轨道控制装置结合并保持轨道控制装置静止；

制动装置可释放制动器，然后释放轨道控制装置，这样轨道控制装置就不再控制轨道运动，从而内部齿轮或外部齿轮可自由转动而将传动机构置于空档。

本发明的这一方面为机械如包括升举器的绞盘及游艇用甲板绞盘等机械提供了一种传动机构，所述传动机构为简单机械提供了高效和低减速。

轨道控制装置包括一个具有开口或销子的轨道控制盘，其中的开口或销子各自与位于内部齿轮或外部齿轮上的销子或开口相结合，内部齿轮或外部齿轮安装在偏心元件上。

内部齿轮或外部齿轮的构形最好根据上面本发明的第一个方面。

在本发明的其他实施例中，轨道控制装置包括一个具有齿轮齿的减速控制齿轮，所述齿轮齿与安装在偏心元件上的内部齿轮或外部齿轮的控制齿轮齿相啮合。减速控制齿轮可使安装在偏心元件上的内部齿轮或外部齿轮进行减速运动，这样就可提供特别低的减速。

根据本发明的第二个方面的传动机构最好应用在绞盘中。

在一个实施例中绞盘为升举器的形式，该升举器具有安装在输入轴上的输入滑轮，输入轴安装在偏心元件上，输出滑轮安装在内部齿轮或外部齿轮上，内部齿轮或外部齿轮不是安装在偏心元件上，这样驱动力就可从输入滑轮传送到输入轴再传送至偏心元件，然后传送至偏心元件上的内部齿轮或外部齿轮，然后再传送到没有安装到偏心元件上的内部齿轮或外部齿轮，最后传送到输出滑轮。

本发明的这一方面在升举器中应用的特别优势在于：当输入轴通过停止拉动装配到输入滑轮上的链或绳索而停止时轨道传动机构可保持静止。因此即使支撑一个负载，传动机构及升举器仍能保持静止状态，直到输入滑轮上的链再次拉动而使输入机构及轨道传动机构运动。在去除负载后通过释放制动装置，轨道传动机构就可被置于空档而释放升举器。

在另一个实施例中，轨道齿轮传动机构可包含于游艇的甲板绞盘中，偏心元件与输入轴连接，输入轴通过绞盘手柄来转动，甲板绞盘具有接收被拉进或由绞盘释放的绳索的绞盘鼓，绞盘鼓通过第一棘轮安装在输入轴上，这样输入轴在一个方向上转动时驱动力就通过棘轮传递到绞盘鼓上，而利用1∶1的齿轮传动比来驱动绞盘鼓，没有安装到偏心元件上的内部齿轮或外部齿轮通过第二个棘轮安装到绞盘鼓上，当输入轴在第一个方向上转动时所述棘轮空转，而当输入轴在相反方向上转动时所述棘轮啮合，因此驱动力就通过轨道齿轮传动机构和第二个棘轮而传递到绞盘鼓上，从而使绞盘鼓根据轨道传动机构的驱动力比而确定的驱动力比进行传动，当输入轴在相反方向转动时第一个棘轮就处于空转状态。

因此，根据本发明的这一方面的内容，尽管输入轴在相反方向上转动而绞盘鼓总是在同一个方向上转动。

输入轴最好安装在输入轴支柱上，输入轴具有一个空管用来接收支柱。

再次提出，在本发明的这个实施例中，为了释放轨道控制装置则制动装置应可被释放，从而将传动机构置于空档，这样就释放了绞盘。因此，如果需要迅速释放甲板绞盘因而释放船帆，制动机构应能很简单地被释放，从而释放轨道控制装置而将传动机构置于空档，这样绞盘鼓就可空转。

因为本领域的技术人员可在本发明的实质和范围内对本申请作出变更，因此应认识到本申请并不仅限于上面所描述的特殊的实施例。

Claims (10)

1.一种轨道齿轮系统，包括：

一个内部齿轮和一个外部齿轮；

内部齿轮具有多个外齿，多个外齿具有一个表面和一个相反表面，内部齿轮具有一个节圆，在接触表面上具有一个位于内齿轮节圆上的拐点；

外部齿轮具有多个与内部齿轮的外齿相啮合的内齿，所述内齿具有与内部齿轮的外齿的啮合面相啮合的啮合面，外部齿轮具有一个节圆；其中，将内部齿轮和外部齿轮安装用于从一个齿轮向另一个齿轮进行动力传递时，外部齿轮和内部齿轮进行基本上径向啮合，与外齿的拐点相接触的点与内部齿轮的啮合表面上的仅一点相啮合并摆过该点，在此处外部齿轮的节圆与外部齿轮的啮合表面相交。

2.根据权利要求1所述的轨道齿轮系统，其中啮合表面具有正弦曲线形齿形。

3.根据权利要求2所述的轨道齿轮系统，其中正弦曲线齿形是由下面的等式来确定的：

y＝f(D)Sin{πWDθg(ε)}

其中：D为节圆直径；

      W为齿宽度；

     ε为偏心率；

     θ为角位移；

在上面的限制条件中，内部齿轮的直径D应大于外部齿轮直径D的三分之二。

4.根据权利要求2所述的轨道齿轮系统，其中内部齿轮的外齿被截断，被截断的内部齿轮的外齿具有一个平坦的最外端的表面，啮合表面的正弦曲线部分从齿轮的节圆上径向向内的一点延伸至被截断表面。

5.根据权利要求2所述的轨道齿轮系统，其中沿外齿的相反表面的至少一部分长度上也设置有正弦曲线齿形，相反表面的正弦齿形上具有一个位于齿轮节圆上的拐点，因此齿轮可在前后方向上运动，且其啮合面与外部齿轮的内齿在一个方向上啮合，在相反方向上运动时其相反表面就有效地成为其转动的啮合面。

6.根据权利要求1所述的轨道齿轮系统，其中外齿的啮合面与其相反表面互为镜像。

7.根据权利要求1所述的轨道齿轮系统，其中外部齿轮的啮合表面为偏斜的平坦表面，该平坦表面从径向的外部一点延伸至外部齿轮的节圆与啮合表面相交的点。

8.根据权利要求7所述的轨道齿轮系统，其中平坦表面相对于外部齿轮半径的角度，是由形成外齿正弦曲线形在正弦曲线的拐点处的正弦的导数来确定。

9.根据权利要求1所述的轨道齿轮系统，其中内齿的啮合表面从啮合表面与外部齿轮的节圆的交点径向向内延伸至内齿的径向最内点。

10.根据权利要求1所述的轨道齿轮系统，其中内齿具有相反表面，该相反表面为啮合表面的镜像，所述相反表面为齿轮系统反向运动时的啮合表面。

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