CN116247874B - 一种摆线差动式驱动模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及差动式减速器技术领域，更具体的说是一种摆线差动式驱动模组，包括主轴，转动连接在主轴上的外壳，与主轴转动连接的电机转子，电机转子的中心轴线相对于主轴的中心轴线偏心设置，驱动电机转子转动且固接在所述外壳上的电机定子，安装在电机转子左端的偏心轴承，安装在偏心轴承上且位于外壳内部用于驱动外壳减速转动的减速组件。本发明将基于摆线差动式传动原理的减速器与驱动电机集成设计，使得整体结构尺寸更加紧凑。同时本发明的主轴为中空结构，其内孔可用于走线或有快换需求的场景。采用该减速器为电机一体化产品，可以大大地减少由于分体式结构带来的设计和安装误差，同时也方便后期的维护与保养。

Description

一种摆线差动式驱动模组

技术领域

本发明涉及差动式减速器技术领域，更具体的说是一种摆线差动式驱动模组。

背景技术

摆线差动式减速器具有体积小、承载能力强、磨损小寿命长和结构紧凑等优点，其与驱动电机组合构成低转速、大转矩的动力源通常出现在机械臂、移动交通工具和加工机床等设备上，是重要的驱动单元。传统的模式为减速器与电机分属不同的制造商，用户需要分别采购、重新组装，设计人员需要对电机及减速器的选型，以及安装空间反复论证，这种传统的做法，不仅使得从选型设计、到装配都比较麻烦，而且使得组件及整机的后期维护保养也很繁琐。

发明内容

本发明提供一种摆线差动式驱动模组，目的是集成摆线差动式减速器与电机。

上述目的通过以下技术方案来实现：

一种摆线差动式驱动模组，包括主轴，以及转动连接在主轴上的外壳，以及与主轴转动连接的电机转子，电机转子的中心轴线相对于主轴的中心轴线偏心设置，还包括驱动电机转子转动且固接在所述外壳上的电机定子，以及安装在电机转子左端的偏心轴承，还包括安装在偏心轴承上且位于外壳内部用于驱动外壳减速转动的减速组件；

所述外壳包括通过轴承转动连接在主轴左侧的壳体，以及支撑在主轴右侧的套筒，以及衔接在壳体右端且通过轴承转动连接在套筒上的端盖；

所述减速组件包括：与壳体固接的第四摆线轮，第四摆线轮的右端设有摆线轨迹槽Ⅰ，摆线轨迹槽Ⅰ上设有多个间隔均布的嵌槽Ⅰ，电机转子上通过所述偏心轴承转动连接有第五摆线盘，第五摆线盘的左端圆周均布有固定孔Ⅰ，还包括第一球形滚子，第一球形滚子的左半部嵌装在嵌槽Ⅰ内，以能够在摆线轨迹槽Ⅰ内滑移，第一球形滚子的右半部位于固定孔Ⅰ内，第五摆线盘的右端设有摆线轨迹槽Ⅱ，摆线轨迹槽Ⅱ上设有多个间隔均布的嵌槽Ⅱ，还包括第六摆线轮，第六摆线轮的左端圆周均布有固定孔Ⅱ，还包括第二球形滚子，第二球形滚子的左半部位于嵌槽Ⅱ内，以能够在摆线轨迹槽Ⅱ内滑移，第二球形滚子的右半部嵌装在固定孔Ⅱ内，第六摆线轮的右端设有环状的弧槽Ⅰ，第六摆线轮的右侧设有圆盘，圆盘的左端设有环状的弧槽Ⅱ，第六摆线轮和圆盘之间设有第三球形滚子，弧槽Ⅰ和弧槽Ⅱ用于对第三球形滚子在径向方向进行限位，套筒、壳体、端盖和圆盘之间安装有调节环。

所述主轴为空心结构。

所述主轴内能够安装快拆轴。

或者所述减速组件包括：与壳体固接的第一摆线轮，第一摆线轮上设有第一摆线轮内齿，电机转子上通过所述偏心轴承转动连接有第二摆线轮，第二摆线轮上设有第二摆线轮外齿和第二摆线轮内齿，第一摆线轮内齿与第二摆线轮外齿啮合，套筒上固接有第三摆线轮，第三摆线轮上设有第三摆线轮外齿，第三摆线轮外齿与第二摆线轮内齿啮合。

第一摆线轮通过第七摆线盘替代，还包括塔基超越离合器，所述塔基超越离合器包括：位于壳体、第七摆线盘和第二摆线轮之间的超越离合器内圈，超越离合器内圈通过螺钉固接在壳体上，还包括壳体的左端螺纹连接的塔基，以及设置在超越离合器内圈与第七摆线盘之间的超越离合器滚子和滚子弹簧；

其中，超越离合器内圈内部且靠近超越离合器滚子处设置一个内孔，所述内孔的轴线为超越离合器内圈圆周的切向方向，所述滚子弹簧位于内孔内部，滚子弹簧一端抵在内孔底部，滚子弹簧另一端抵在超越离合器滚子圆周端面上，滚子弹簧用于施加给超越离合器滚子一个沿超越离合器内圈圆周的切线方向的弹力，所述弹力能够使超越离合器滚子沿超越离合器内圈的斜面向外周移动。

还包括与主轴连接的第一连接臂，以及与外壳连接的第二连接臂，第一连接臂位于第二连接臂的下方。

所述的摆线差动式驱动模组在电动助力自行车的应用。

所述的摆线差动式驱动模组在机械臂的应用。

本发明一种摆线差动式驱动模组的有益效果为：

本发明将基于摆线差动式传动原理的减速器与驱动电机集成设计，使得整体结构尺寸更加紧凑。同时本发明的主轴为中空结构，其内孔可用于走线或有快换需求的场景。该减速器为电机一体化产品，可以大大地减少由于分体式结构带来的设计和安装误差，同时也方便后期的维护与保养。

附图说明

图1为本发明一种摆线差动式驱动模组的结构示意图；

图2为本发明减速组件实施例一的剖面结构示意图；

图3和图4为主轴、电机转子和电机定子的结构示意图；

图5为第一摆线轮和第一摆线轮内齿的结构示意图；

图6为第二摆线轮、第二摆线轮外齿和第二摆线轮内齿的结构示意图；

图7为第三摆线轮和第三摆线轮外齿的结构示意图；

图8为套筒的结构示意图；

图9为套筒的另一视角的结构示意图；

图10为套筒、第三摆线轮和第三摆线轮螺钉的结构示意图；

图11为本发明减速组件实施例二的剖面结构示意图；

图12为壳体、端盖、第四摆线轮、第一球形滚子、第五摆线盘、第二球形滚子、第六摆线轮、第三球形滚子、圆盘和调节环的结构示意图；

图13为第四摆线轮、第一球形滚子、第五摆线盘、第二球形滚子、第六摆线轮、第三球形滚子、圆盘和调节环的结构示意图；

图14为第四摆线轮和摆线轨迹槽Ⅰ的结构示意图；

图15为图14中C处的局部放大图；

图16为第五摆线盘和摆线轨迹槽Ⅱ的结构示意图；

图17为图16中D处的局部放大图；

图18为第五摆线盘和固定孔Ⅰ的结构示意图；

图19为第六摆线轮和固定孔Ⅱ的结构示意图；

图20为减速组件实施例一应用在电动助力自行车轮毂上的示意图；

图21为减速组件实施例一应用在电动助力自行车轮毂上去除壳体的示意图；

图22第七摆线盘的结构示意图；

图23为摆线差动式驱动模组应用在机械臂时的示意图；

图24为摆线差动式驱动模组应用在机械臂时去除第一连接臂的示意图；

图25为图11中电机转子A处和电机转子B处的位置示意图。

图中：主轴1；电机转子2；电机定子3；套筒4；第一摆线轮5；第一摆线轮内齿5a；第二摆线轮6；第二摆线轮外齿6a；第二摆线轮内齿6b；第三摆线轮7；第三摆线轮外齿7a；偏心轴承8；壳体9；端盖10；第四摆线轮11；摆线轨迹槽Ⅰ11a；嵌槽Ⅰ11b；第一球形滚子12；第五摆线盘13；固定孔Ⅰ13a；摆线轨迹槽Ⅱ13b；嵌槽Ⅱ13c；第二球形滚子14；第六摆线轮15；固定孔Ⅱ15a；第三球形滚子16；圆盘17；调节环18；超越离合器内圈19；超越离合器滚子20；塔基21；第一摆线轮螺钉22；第三摆线轮螺钉23；电机定子螺钉24；辐条孔25；第七摆线盘26；第一连接臂27；第二连接臂28。

实施方式

一种摆线差动式驱动模组，包括主轴1和外壳，其中所述外壳包括通过轴承转动连接在主轴1左侧的壳体9，衔接在壳体9右端的端盖10，端盖10通过轴承转动连接在套筒4上，套筒4过盈配合在主轴1上；

进一步的，还包括输入部分，包括通过轴承转动连接在主轴1上的电机转子2，通过电机定子螺钉24固接在套筒4上的电机定子3，其中，如图25所示，电机转子2的A处中心轴线相较于B处中心轴线存在偏心，电机定子3包括上线架、定子铁芯、下线架和线路板等；

进一步的，还包括安装在主轴1和外壳之间的减速组件；

具体的，如图2所示，所述减速组件的实施例一：

其中，所述减速组件包括：与壳体9通过第一摆线轮螺钉22固接的第一摆线轮5，第一摆线轮5上设有第一摆线轮内齿5a，电机转子2上通过所述偏心轴承8转动连接有第二摆线轮6，第二摆线轮6上设有第二摆线轮外齿6a和第二摆线轮内齿6b。其中，第一摆线轮内齿5a与第二摆线轮外齿6a啮合，第二摆线轮6外齿的齿廓为外摆线，第一摆线轮5内齿的齿廓为与第二摆线轮6的外摆线齿廓共扼的二次包络摆线。进一步的，套筒4上通过第三摆线轮螺钉23固接有第三摆线轮7，第三摆线轮7上设有第三摆线轮外齿7a，第三摆线轮外齿7a与第二摆线轮内齿6b啮合，第三摆线轮外齿7a齿廓为外摆线。

其中，通过安装于电机转子2偏心部分的偏心轴承8，电机转子2转动能够使第二摆线轮6做偏心公转运动，由于与第二摆线轮内齿6b啮合的第三摆线盘7固定，使得第二摆线轮6产生自转运动；同时第二摆线轮外齿6a与第一摆线盘内齿5a啮合，使得第二摆线轮6的自转运动传递到第一摆线盘5，第一摆线盘5转动，进而带动壳体9转动，达到减速效果；

具体的，结合图2和25，电机转子2与主轴1通过电机转子2的B处内周的两个轴承转动连接，电机转子2的B处内周两个轴承的中心轴线、电机转子2的B处中心轴线和主轴1中心轴线三线平行且重合，于是通电状态下电机转子2的B处转动轴线与其自身的中心轴线重合。又由于电机转子2的A处中心轴线相对电机转子2的B处中心轴线平行但不重合，且电机转子2的A处与电机转子2的B处为一体结构，导致电机转子2的A处的转动轴线不与自身中心轴线重合，即电机转子2的A处的转动存在偏心。同理，电机转子2的A处与第二摆线轮6通过电机转子2的A处外周的两个轴承转动连接，电机转子2的A处的外周轴承的中心轴线、电机转子2的A处中心轴线和第二摆线轮6中心轴线三线平行且重合，于是使得第二摆线轮6产生与电机转子2的A处相同的偏心公转运动。同时第二摆线轮内齿6b又与第三摆线轮外齿7a啮合，由于第三摆线轮7固定且第二摆线轮内齿6b齿数与第三摆线轮外齿7a齿数不相等，于是导致第二摆线轮6在做偏心公转的同时产生绕自身中心轴线的转动，即差动的自转运动。最终形成第二摆线轮6的公转运动和自转运动。

如图11所示，所述减速组件的实施例二：

所述减速组件包括：与壳体9通过第一摆线轮螺钉22固接的第四摆线轮11，第四摆线轮11的右端设有摆线轨迹槽Ⅰ11a，摆线轨迹槽Ⅰ11a上设有多个间隔均布的嵌槽Ⅰ11b，电机转子2上通过所述偏心轴承8转动连接有第五摆线盘13，第五摆线盘13的左端圆周均布有固定孔Ⅰ13a，第一球形滚子12的左半部嵌装在嵌槽Ⅰ11b内，以能够在摆线轨迹槽Ⅰ11a内滑移，第一球形滚子12的右半部位于固定孔Ⅰ13a内，第五摆线盘13的右端设有摆线轨迹槽Ⅱ13b，摆线轨迹槽Ⅱ13b上设有多个间隔均布的嵌槽Ⅱ13c，还包括第六摆线轮15，第六摆线轮15的左端圆周均布有固定孔Ⅱ15a，第二球形滚子14的左半部位于嵌槽Ⅱ13c内，以能够在摆线轨迹槽Ⅱ13b内滑移，第二球形滚子14的右半部嵌装在固定孔Ⅱ15a内，第六摆线轮15的右端设有环状的弧槽Ⅰ，第六摆线轮15的右侧设有圆盘17，圆盘17的左端设有环状的弧槽Ⅱ，第六摆线轮15和圆盘17之间设有第三球形滚子16，弧槽Ⅰ和弧槽Ⅱ分别对第三球形滚子16下上两侧限位，套筒4、壳体9、端盖10和圆盘17之间安装有调节环18。

其中，电机转子2的转动可通过安装于电机转子2偏心部分的偏心轴承8来使第五摆线盘13做偏心公转运动，由于第五摆线盘13的摆线轨迹槽Ⅱ13b和嵌槽Ⅱ13c啮合的第二球形滚子14的周向转动受到限制，使得第五摆线盘13产生自转运动；同时第五摆线盘13的固定孔Ⅰ13a内的第二球形滚子14与第四摆线轮11的摆线轨迹槽Ⅰ11a和嵌槽Ⅰ11b啮合，使得第五摆线盘13的自转运动传递到第四摆线轮11，于是第四摆线轮11转动带动壳体9转动，利用壳体9进行减速，达到减速效果，其与第一实施例可达到相同减速效果。

进一步的，所述实施例一在摆线差动式驱动模组在电动助力自行车的应用中，能够配合塔基超越离合器使用，如图20所示，所述塔基超越离合器包括：位于壳体9、第一摆线轮5和第二摆线轮6之间的超越离合器内圈19，其中，第一摆线轮5通过第七摆线盘26替代，超越离合器内圈19通过螺钉固接在壳体9上，壳体9的左端螺纹连接的塔基21，设置在超越离合器内圈19与第一摆线轮5之间的超越离合器滚子20和滚子弹簧；所述壳体9或端盖10上设有辐条孔25；

其中，超越离合器内圈19内部且靠近超越离合器滚子20处设置一个内孔，所述内孔的轴线为超越离合器内圈19圆周的切向方向，所述滚子弹簧位于内孔内部，滚子弹簧一端抵在内孔底部，滚子弹簧另一端抵在超越离合器滚子20圆周端面上，滚子弹簧用于施加给超越离合器滚子20一个沿超越离合器内圈19圆周的切线方向的弹力，所述弹力能够使超越离合器滚子20沿超越离合器内圈19的斜面向外周移动。

同时，主轴1内孔可安装快拆轴，方便对车轮的快速拆装；壳体9外周增加的辐条孔25，可安装车轮辐条；壳体左侧安装的塔基21由脚踏板驱动。

其中，电驱动时的传动过程，当第七摆线盘26被电机顺时针驱动时，第七摆线盘26将以顺时针方向带动超越离合器滚子20，使超越离合器滚子20有沿超越离合器圆周顺时针方向的位移，又由于超越离合器内圈19存在与超越离合器滚子20接触的滚子弹簧，于是导致超越离合器滚子20相对超越离合器内圈沿斜面向外周移动，进而使得超越离合器滚子20同时与超越离合器内圈19外周和第七摆线盘26内周接触，第七摆线盘26通过超越离合器滚子20间接驱动超越离合器内圈19，即此时超越离合器结合，而超越离合器内圈19与壳体9通过螺钉连接，进而驱动壳体9。

其中，当使用脚踏板驱动时，塔基21外壳被链条顺时针带动，此时塔基21内的塔基超越离合器结合，动力传到壳体9，进而驱动车轮；由于此时塔基21驱动车轮，与壳体9连接的超越离合器内圈19顺时针带动超越离合器滚子20，即车轮转速不高于塔基21，使得超越离合器无法结合，即此时动力不会传递到第七摆线盘26。即脚踏板单独驱动时，不会带动电驱动部分转动，避免了由于电磁感应现象而产生阻碍壳体运动的阻力矩。

如图23和图24所示，所述实施例一与实施例二，应用在机械臂时，所述主轴1连接第一连接臂27，外壳9连接第二连接臂，第一连接臂27位于第二连接臂28的下方。

Claims (7)

1.一种摆线差动式驱动模组，包括主轴（1），以及转动连接在主轴（1）上的外壳，以及与主轴（1）转动连接的电机转子（2），电机转子（2）的中心轴线相对于主轴（1）的中心轴线偏心设置，还包括驱动电机转子（2）转动且固接在所述外壳上的电机定子（3），以及安装在电机转子（2）左端的偏心轴承（8），其特征在于，还包括安装在偏心轴承（8）上且位于外壳内部用于驱动外壳减速转动的减速组件；

所述外壳包括通过轴承转动连接在主轴（1）左侧的壳体（9），以及支撑在主轴（1）右侧的套筒（4），以及衔接在壳体（9）右端且通过轴承转动连接在套筒（4）上的端盖（10）；

所述减速组件包括：与壳体（9）固接的第四摆线轮（11），第四摆线轮（11）的右端设有摆线轨迹槽Ⅰ（11a），摆线轨迹槽Ⅰ（11a）上设有多个间隔均布的嵌槽Ⅰ（11b），电机转子（2）上通过所述偏心轴承（8）转动连接有第五摆线盘（13），第五摆线盘（13）的左端圆周均布有固定孔Ⅰ（13a），还包括第一球形滚子（12），第一球形滚子（12）的左半部嵌装在嵌槽Ⅰ（11b）内，以能够在摆线轨迹槽Ⅰ（11a）内滑移，第一球形滚子（12）的右半部位于固定孔Ⅰ（13a）内，第五摆线盘（13）的右端设有摆线轨迹槽Ⅱ（13b），摆线轨迹槽Ⅱ（13b）上设有多个间隔均布的嵌槽Ⅱ（13c），还包括第六摆线轮（15），第六摆线轮（15）的左端圆周均布有固定孔Ⅱ（15a），还包括第二球形滚子（14），第二球形滚子（14）的左半部位于嵌槽Ⅱ（13c）内，以能够在摆线轨迹槽Ⅱ（13b）内滑移，第二球形滚子（14）的右半部嵌装在固定孔Ⅱ（15a）内，第六摆线轮（15）的右端设有环状的弧槽Ⅰ，第六摆线轮（15）的右侧设有圆盘（17），圆盘（17）的左端设有环状的弧槽Ⅱ，第六摆线轮（15）和圆盘（17）之间设有第三球形滚子（16），弧槽Ⅰ和弧槽Ⅱ用于对第三球形滚子（16）在径向方向进行限位，套筒（4）、壳体（9）、端盖（10）和圆盘（17）之间安装有调节环（18）。

2.根据权利要求1所述的摆线差动式驱动模组，其特征在于，所述主轴（1）为空心结构。

3.根据权利要求1所述的摆线差动式驱动模组，其特征在于，所述主轴（1）内能够安装快拆轴。

4.根据权利要求1所述的摆线差动式驱动模组，其特征在于，或者所述减速组件包括：与壳体（9）固接的第一摆线轮（5），第一摆线轮（5）上设有第一摆线轮内齿（5a），电机转子（2）上通过所述偏心轴承（8）转动连接有第二摆线轮（6），第二摆线轮（6）上设有第二摆线轮外齿（6a）和第二摆线轮内齿（6b），第一摆线轮内齿（5a）与第二摆线轮外齿（6a）啮合，套筒（4）上固接有第三摆线轮（7），第三摆线轮（7）上设有第三摆线轮外齿（7a），第三摆线轮外齿（7a）与第二摆线轮内齿（6b）啮合；

第一摆线轮（5）通过第七摆线盘（26）替代，还包括塔基超越离合器，所述塔基超越离合器包括：位于壳体（9）、第七摆线盘（26）和第二摆线轮（6）之间的超越离合器内圈（19），超越离合器内圈（19）通过螺钉固接在壳体（9）上，还包括壳体（9）的左端螺纹连接的塔基（21），以及设置在超越离合器内圈（19）与第七摆线盘（26）之间的超越离合器滚子（20）和滚子弹簧；

其中，超越离合器内圈（19）内部且靠近超越离合器滚子（20）处设置一个内孔，所述内孔的轴线为超越离合器内圈（19）圆周的切向方向，所述滚子弹簧位于内孔内部，滚子弹簧一端抵在内孔底部，滚子弹簧另一端抵在超越离合器滚子（20）圆周端面上，滚子弹簧用于施加给超越离合器滚子（20）一个沿超越离合器内圈（19）圆周的切线方向的弹力，所述弹力能够使超越离合器滚子（20）沿超越离合器内圈（19）的斜面向外周移动。

5.根据权利要求1或4所述的摆线差动式驱动模组，其特征在于，还包括与主轴（1）连接的第一连接臂（27），以及与外壳连接的第二连接臂（28），第一连接臂（27）位于第二连接臂（28）的下方。

6.根据权利要求1或4所述的摆线差动式驱动模组，该摆线差动式驱动模组应用在电动助力自行车中。

7.根据权利要求1或4所述的摆线差动式驱动模组，该摆线差动式驱动模组应用在机械臂中。