CN1924399A - 自动减速比转变装置 - Google Patents

Abstract

用于中心齿轮(216)、行星齿轮(218a至218)和内部齿轮(220)的螺旋齿轮的螺旋角度θ不小于25度且不大于45度。锁定部分(232a至232d、233a至233d)和内部齿轮(220)的内部齿轮锁定接收部分(230a至230d、231a至231d)的爪分别有升高角度λ，该升高角度满足关系式：0≤tanγ＜(η·di)/{dp·tan(90－α)}，其中，α是中心齿轮的螺旋角度；η是中心齿轮作为滑动丝杠的丝杠效率；dp是中心齿轮的节圆直径；以及di是内部齿轮的外径，其确定了爪扭矩的施加中心。

Description

自动减速比转变装置

技术领域

本发明涉及一种自动减速比转变装置，当所施加的负载超过预定扭矩时，该自动减速比转变装置能够自动转变利用行星齿轮机构而从例如输出轴传递给其它部件或装置的减速比。如后面所述，本发明能够广泛用于各种不同领域。

背景技术

迄今为止，减速比转变机构已经用于机器系统例如建筑机器。在该机器系统中，电动缸(electric cylinder)用作伸展/收缩操作系统中的促动器，用于驱动一连杆机构。

在该电动缸中，旋转轴与壳体中的电马达的输入部分连接，螺杆轴布置在旋转轴内。螺杆轴与可旋转地支承在壳体内的螺母部件进行螺纹接合。具有不同减速比的两对行星齿轮机构布置在旋转轴和螺母部件之间。各行星齿轮机构包括中心齿轮和行星齿轮，该行星齿轮与中心齿轮以及布置在柱形壳体内部的内部齿轮啮合，且该行星齿轮进行行星运动。各中心齿轮通过单向离合器而与旋转轴连接，其中，啮合方向不同，包括向前旋转方向和反向旋转方向。可旋转地支承各行星齿轮机构的行星齿轮的行星支承轴与螺母部件连接。

在电动缸中，当电马达沿向前旋转方向被驱动旋转时，旋转轴也沿向前旋转方向旋转，而螺母部件借助于具有较小减速比的行星齿轮机构而沿向前旋转方向旋转，且螺杆轴以可伸展的方式被操作而运动。另一方面，当电马达沿反向旋转方向被驱动旋转时，旋转轴也沿反向旋转方向旋转，而螺母部件借助于具有较大减速比的行星齿轮机构而沿反向旋转方向旋转，且螺杆轴以可收缩的方式被操作运动(见日本公开专利文献No.2003-184982)。

不过，在上述电动缸中，需要使用具有不同减速比的两种行星齿轮机构，以便使螺杆轴进行伸展和收缩操作。这时，部件的数目增加，且整个电动缸的尺寸增大。当使用电动缸的行星齿轮机构时，如上所述，不管施加在电动缸上的负载扭矩大小如何，伸展操作都在低速下以较大推力来进行，而收缩操作在高速下以较小推力来进行。因此，在伸展操作过程中，即使当施加在电动缸上的负载扭矩较小时，螺杆轴的运动速度也不能增大并在高速下进行。

因此，本申请人提出了一种自动减速比转变装置，其中，它能够控制扭矩，并因此能够通过根据包含在促动器中的移动部件的操作而自动转变减速比而在高速下传递扭矩(日本公开专利文献No.2006-22950)。

发明内容

本发明的总目的是提供一种自动减速比转变装置，该自动减速比转变装置能够通过将例如各种零件(例如齿轮等)设置为构件并建立在这些构件之间的关系而由本领域技术人员方便和优化地进行制造。

根据本发明，螺旋齿轮用于确定中心齿轮、行星齿轮和内部齿轮，而且，粘性阻力部件布置在内部齿轮和载体的内部部分之间。因此，当超过预定扭矩的负载施加在载体上时，内部齿轮根据在内部齿轮和载体之间的相对转速差而沿朝着输入轴的方向或沿朝着输出轴的方向进行平行移动。因此，可以自动转变从与载体连接的输出轴传递给促动器的移动部件的减速比。

通过该结构，例如当螺旋齿轮的螺旋角度θ设置成超过45度的角度时，引起沿轴向方向位移的力施加在行星齿轮上。行星齿轮的端表面与载体接触，以便引起滑动运动。过大的摩擦阻力能够作用在行星齿轮和载体之间，并使行星齿轮的旋转停止。另一方面，当螺旋齿轮的螺旋角度θ设置成小于25度时，用于使内部齿轮沿轴向方向移动的力(推力)减弱，内部齿轮的响应灵敏度(响应速度)降低。

因此，根据本发明，优选的是，组成中心齿轮、行星齿轮和内部齿轮的螺旋齿轮的螺旋角度θ不小于25度且不大于45度。

根据本发明，爪的升高角度γ设置成满足关系式：0≤tanγ＜(η·di)/{dp·tan(90-α)}。因此，爪的高度可以适当设置，从而能够避免爪的过度磨损和爪根部的断裂。

而且，根据本发明，由于如下原因，环的挤压或变形量优选是设置成不小于0.5％且不大于1.5％。也就是，当作为第二密封机构的环的变形量超过1.5％时，旋转阻力过度增加，且整个齿轮的效率降低。另一方面，当变形量小于0.5％时，密封功能降低，且油脂泄漏。

而且，根据本发明，当锁定部分抵靠内部齿轮的锁定接收部分时，包括该锁定部分的柱形部件在第一轴承和第二轴承之间旋转。因此，能够缓冲在抵靠时施加的冲击，从而能够尽可能完全地抑制抵靠声音。

而且，根据本发明，建立组成该装置的构件的各个零件(例如齿轮等)以及在这些构件之间的关系，如上所述。因此，本领域技术人员能够方便和优化地制造该装置。

通过下面的说明并结合附图，将更清楚本发明的上述和其它目的、特征和优点，在附图中通过图示实例表示了本发明的优选实施例。

附图说明

图1是表示根据本发明参考实例的自动减速比转变装置的分解透视图；

图2是沿轴向方向的纵剖图，表示了根据本发明参考实例的自动减速比转变装置；

图3A是表示组成图1中所示的自动减速比转变装置的一部分的行星齿轮的纵剖图，而图3B是沿图3A中的线IIIB-IIIB的横剖图；

图4是表示在行星齿轮和内部齿轮之间的啮合部分的局部放大纵剖图；

图5是表示根据本发明参考实例的自动减速比转变装置的局部切开的透视图；

图6是表示中心齿轮、行星齿轮和内部齿轮在高速旋转状态下的侧视图；

图7是表示当超过预设扭矩的负载施加在载体上时中心齿轮、行星齿轮和内部齿轮的侧视图；

图8是表示根据本发明参考实例的自动减速比转变装置的锁定状态的局部切开的透视图；

图9是表示中心齿轮、行星齿轮和内部齿轮在上述锁定状态下的侧视图；

图10是表示在中心齿轮刚刚反向后中心齿轮、行星齿轮和内部齿轮的侧视图；

图11是表示中心齿轮、行星齿轮和内部齿轮在中心齿轮反向并以高速旋转时的侧视图；

图12是表示根据本发明参考实例的自动减速比转变装置的锁定状态的局部切开的透视图；

图13是表示中心齿轮、行星齿轮和内部齿轮在输出轴上的负载减小的状态下的侧视图，参考图8；

图14是表示在内部齿轮离合器和锁定部分相互啮合的位置处的部分的放大图，参考图8；

图15是表示根据本发明一实施例的自动减速比转变装置的分解透视图；

图16是表示根据本发明实施例的自动减速比转变装置的纵剖图；

图17A是表示当内部齿轮由紧固机构保持时的状态的局部放大纵剖图，而图17B和17C是分别表示当内部齿轮与紧固机构脱开和当内部齿轮沿朝着输入轴的方向水平运动时的状态的局部放大纵剖图；

图18是表示螺旋齿轮的螺旋角度的放大剖视图；

图19是力F1和f1的视图，其中，F1表示内部齿轮的产生的推力(推力)，而f1表示内部齿轮的分量力；

图20是力F2和f2的视图，其中，F2表示内部齿轮的产生的推力(推力)，而f2表示内部齿轮的分量力；

图21是表示本发明另一实施例的自动减速比转变装置的透视图；

图22是沿图21中所示的自动减速比转变装置的轴向方向的纵剖图；

图23是表示布置在图21所示的自动减速比转变装置中的离合器机构的分解透视图；

图24是表示第一变化实施例的载体的透视图；

图25是沿图24中的线XXV-XXV的垂直剖视图；

图26是表示第二变化实施例的载体的透视图；

图27是表示第三变化实施例的载体的透视图；

图28是表示第四变化实施例的载体的透视图；

图29是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来驱动轮的马达时的局部省略的侧视图；

图30是表示马达特性的曲线图，该曲线图表示了在回转圈数和扭矩之间的关系；

图31是表示马达特性的曲线图，该曲线图表示了在回转圈数和扭矩之间的关系；

图32A是表示完全粘性特性的曲线图，其中，在回转圈数和扭矩之间的关系为线性，而图32B是表示静态摩擦和粘性特性的曲线图，其中，在回转圈数和扭矩之间的关系有变化；

图33是表示阻力特性的曲线图，表示了在回转圈数和扭矩之间的关系；

图34A是表示棘爪机构的垂直剖视图，其中，小球通过由弹簧按压而固定，而图34B表示了静态摩擦机构的垂直剖视图，其中，摩擦部件通过弹簧按压而固定；

图35是一曲线图，其表示了根据有或没有锁定机构或离心离合器机构，扭矩相对于回转圈数的变化的特性；

图36是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于压机时的示意结构；

图37是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来驱动轴流泵的马达时的示意结构；

图38是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来驱动滚珠丝杠机构的马达时的示意结构；

图39是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来驱动滚珠丝杠轴的马达时的示意结构；

图40是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来驱动轴流泵的马达时的示意结构；

图41是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来驱动传送器的齿轮马达时的示意结构；

图42是表示电钻的正视图；

图43是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来驱动电钻的钻孔部件的马达时的透视图；

图44是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于螺钉紧固机的马达时的示意图；

图45是表示扭矩变化相对于齿轮马达回转圈数的特征的曲线图；

图46是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来使工件旋转的旋转促动器时的透视图；

图47是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于用来驱动电动轮椅的马达时的透视图；

图48是表示当电动轮椅升高越过台阶时的状态的侧视图；

图49是当本发明实施例的自动减速比转变装置用于夹持装置时的侧视图；

图50是表示在普通技术中所述的滑动门的正视图，本发明实施例的自动减速比转变装置用于该滑动门；

图51是表示在普通技术中所述的电动椅的透视图，本发明实施例的自动减速比转变装置用于该电动椅；

图52是表示在普通技术中所述的机电促动器的垂直剖视图，本发明实施例的自动减速比转变装置用于该机电促动器；

图53是表示在普通技术中所述的电动紧固件的垂直剖视图，本发明实施例的自动减速比转变装置用于该电动紧固件；

图54是表示在普通技术中所述的夹持装置的垂直剖视图，且本发明实施例的自动减速比转变装置用于该夹持装置；

图55是表示在普通技术中所述的自动扭矩转变装置的垂直剖视图，本发明实施例的自动减速比转变装置用于该自动扭矩转变装置；

图56是表示在普通技术中所述的机电轮式制动装置的垂直剖视图，本发明实施例的自动减速比转变装置用于该机电轮式制动装置；

图57是表示在普通技术中所述的扭矩转变装置的垂直剖视图，本发明实施例的自动减速比转变装置用于该扭矩转变装置；

图58是表示在普通技术中所述的电动轮椅的透视图，本发明实施例的自动减速比转变装置用于该电动轮椅；

图59A至59D分别是表示本发明实施例的自动减速比转变装置和行星齿轮机构的组合形式的示意结构；

图60是表示当Revloc离心离合器和多盘摩擦离合器包含在组成图2所示的自动减速比转变装置的输入轴和行星齿轮机构之间时的结构的纵剖图；以及

图61是表示当Revloc离心离合器和多盘摩擦离合器包含在组成图22所示的自动减速比转变装置的输入轴和行星齿轮机构之间时的结构的纵剖图。

具体实施方式

图1表示了本发明参考实例的自动减速比转变装置的分解透视图，如图1所示，该参考实例的自动减速比转变装置10包括：壳体12a、12b，该壳体12a、12b分成两部分；以及行星齿轮机构14。

壳体12a截面为矩形。包括圆弧形凸起的锁定部分32a至32d形成于壳体12a的内侧面上，当内部齿轮20沿朝着输入轴26(后面将介绍)的方向平行移动时，该锁定部分32a至32d将与内部齿轮锁定接收部分30a至30d接合。而且，壳体12a包括轴承部分34a，用于可旋转地支承输入轴26。

壳体12b截面为矩形，与壳体12a相同。包括圆弧形凸起的锁定部分33a至33d形成于壳体12b的内侧面上，当内部齿轮20沿朝着输出轴28(后面将介绍)的方向平行移动时，该锁定部分33a至33d将与内部齿轮锁定接收部分31a至31d接合。而且，壳体12b包括轴承部分34b，用于可旋转地支承输出轴28。

行星齿轮机构14包括：中心齿轮16，该中心齿轮16与输入轴26形成一体；行星齿轮18a、18b、18c，这些行星齿轮18a、18b、18c与中心齿轮16啮合，且沿中心齿轮16的周向方向彼此分开大约120度角度，且这些行星齿轮18a、18b、18c都进行回转和旋转；内部齿轮20；以及载体22。

载体22包括柱形的较大直径内部部分23以及输出轴28，该输出轴28从内部部分23伸出，同时指向壳体12b。中心齿轮16插入而对着内部部分23的内部。彼此分离120度等角度的窗口21形成于内部部分23中，这样，各行星齿轮18a、18b、18c对着窗口21。

在本实施例中，行星齿轮18a、18b、18c由载体22利用销24而可旋转地支承。如图3A和3B所示，销24设有通过切除它的外周的一部分而形成的切口29a、29b。由于切口29a、29b，间隙25a、25b布置在行星齿轮18a、18b、18c和销24之间。间隙25a、25b可以充满例如油或油脂。优选是，该油或油脂有很高粘性。较大直径的内部齿轮20啮合于行星齿轮18a、18b、18c的外周侧，这些行星齿轮18a、18b、18c依次与在内部齿轮20的内周上刻出的内齿啮合。与中心齿轮16形成一体的输入轴26通过连接部件(未示出)而与未示出的旋转驱动源的旋转驱动轴连接。由图1可清楚容易地知道，在该结构中，输入轴26和输出轴28同轴布置。

中心齿轮16、行星齿轮18a、18b、18c和内部齿轮20分别由螺旋齿轮组成。在本实施例中，例如具有高粘性的油或油脂充装或施加在行星齿轮18a、18b、18c和载体22内部部分23之间的空隙中以及行星齿轮18a、18b、18c和内部齿轮20之间的空隙中，以便在它们之间提供粘性阻力。

分别凸出有弯曲结构的多个内部齿轮锁定接收部分30a至30d和31a至31d形成于内部齿轮20的柱形形状的端部。如图14所示，内部齿轮锁定接收部分30a至30d以及31a至31d有凸出形状，它们确定了沿周向方向的弯曲形状，该弯曲形状与锁定部分32a至32d以及33a至33d相对应。内部齿轮锁定接收部分30a至30d以及31a至31d与锁定部分32a至32d以及33a至33d一起用作内部齿轮锁定机构。

当装配输入轴26、内部齿轮20和载体22(它们如上述构成)时，输入轴26首先插入壳体12a的轴承部分34a内，输出轴28插入壳体12b的轴承部分34b内，且内部齿轮20装配在载体22的外侧上。

壳体12a和壳体12b相互连接，这样，输入轴26的中心齿轮16与行星齿轮18a、18b、18c啮合，然后，壳体12a、12b相互螺钉固定。因此，行星齿轮机构14装入壳体12a、12b中(见图5)。

下面将解释参考实例的自动减速比转变装置10的操作。首先，未示出的旋转驱动源通电，因此旋转驱动源的旋转驱动力通过输入轴26而传递给中心齿轮16。当沿从输入轴26朝着输出轴28的方向(即图2中所示的箭头Z的方向)看时，假定旋转驱动力使得输入轴26和中心齿轮16沿顺时针方向旋转。

当低负载的旋转力传递给输入轴26时，行星齿轮18a、18b、18c进行回转(由网眼箭头表示，且在下面的说明中也同样表示)，而不进行旋转。内部齿轮20也沿箭头方向(由黑体箭头表示，且在下面的说明中也同样表示)进行回转，而载体22也沿顺时针方向(见图6)以整体方式进行回转，这是由于在中心齿轮16、行星齿轮18a、18b、18c、内部部分23和内部齿轮20之间使用粘性阻力部件，因而由于粘性阻力部件产生的粘性阻力而施加静摩擦力。

也就是，参考图6，因为低速旋转，当中心齿轮16沿箭头(由阴影箭头表示，且在下面的说明中也同样表示)方向旋转时，由在内部部分23和内部齿轮20之间的粘性阻力部件施加静摩擦力。因此，内部部分23、内部齿轮20、行星齿轮18a、18b、18c和中心齿轮16以整体方式旋转。

随后，当超过预定扭矩的负载通过输出轴28施加在载体22上时，中心齿轮16旋转，不过，行星齿轮18并不进行回转，而是旋转，因此沿逆时针方向(空白箭头的方向)，与中心齿轮16的方向相反。而且，与行星齿轮18啮合的内部齿轮20沿逆时针方向旋转(见图7)。

也就是，当由于向输出轴28施加负载而降低转速时，与输出轴28形成一体的载体22的转速也降低。不过，内部齿轮20预计完全象它以前一样进行旋转。换句话说，内部齿轮20的转速大于载体22的转速。因此，在内部齿轮20和载体22之间的粘性阻力增加。因为粘性阻力增加，因此将产生沿齿条方向的推力，且内部齿轮20沿箭头Z1的方向运动，如图8所示，因为行星齿轮18a、18b、18c以及与它们啮合的内部齿轮20是螺旋齿轮。

因此，内部齿轮锁定接收部分31b与锁定部分33b啮合，且内部齿轮锁定接收部分31c与锁定部分33c啮合。内部齿轮20处于锁定状态，从而使它不能再进行任何运动。当内部齿轮20处于锁定状态时，中心齿轮16沿图6中阴影箭头的方向旋转，因此行星齿轮18a、18b、18c与载体22一起进行回转(见图9)，同时沿逆时针方向旋转，并向输出轴28传递减小的转速和增大的扭矩。在该状态下，扭矩由与行星齿轮18a、18b、18c和内部齿轮20之间的齿轮比相对应的力来确定。

随后，旋转驱动方向反向，以便使内部齿轮20从锁定状态释放。也就是，中心齿轮16借助于输入轴26而沿逆时针方向旋转。因此，如图10所示，根据中心齿轮16的旋转，行星齿轮18a，18b，18c与载体22一起沿逆时针方向进行回转，同时沿顺时针方向旋转(见图10)。

在中心齿轮16刚开始沿逆时针方向旋转后，内部齿轮20处于锁定状态，即处于停止状态。因此，在载体22和内部齿轮20之间产生相对旋转数的差异，因此在内部齿轮20和内部部分23之间的粘性阻力增加。由于在内部齿轮20和内部部分23之间的粘性阻力增加，且因为行星齿轮18a、18b、18c和内部齿轮20为螺旋齿轮，因此沿螺旋地形成于齿轮柱形表面上的齿条的方向产生推力。

该推力使得内部齿轮20沿与Z1方向相反的方向进行平移。内部齿轮20沿与Z1相反的方向进行平移，同时沿顺时针方向进行旋转。而且，内部齿轮20的内部齿轮锁定接收部分30与壳体12b的锁定部分32分离，内部齿轮20从锁定状态中释放。

如上所述，当内部齿轮20从锁定状态释放时，行星齿轮18a、18b、18c、内部齿轮20和载体22以整体方式再次依照中心齿轮16沿逆时针方向的旋转而环绕中心齿轮16沿逆时针方向进行回转(见图11)。因此返回图5中所示的初始状态。也就是，在内部齿轮20从锁定状态释放之后，当中心齿轮16沿逆时针方向以高速旋转时，行星齿轮18a、18b、18c沿逆时针方向进行回转，而不会引起旋转，同时内部齿轮20也沿逆时针方向进行旋转。

前述实例表示了输入轴26和中心齿轮16沿顺时针方向旋转时的状态。不过，当输入轴26和中心齿轮16沿逆时针方向旋转时，也可以获得相同或等效的操作和效果。

也就是，在该状态下，当输入轴26和中心齿轮16沿逆时针方向旋转，且超过预设扭矩的负载通过输出轴28施加在载体22上时，内部齿轮锁定接收部分30b与锁定部分32b啮合，内部齿轮锁定接收部分30c与锁定部分32c啮合，且内部齿轮20处于锁定状态，如图12所示。

而且，当旋转驱动力反向，以便使中心齿轮16借助于输入轴26而沿顺时针方向旋转时，内部齿轮20从锁定状态释放，从而返回图5中所示的初始状态。

换句话说，当内部齿轮20处于锁定状态时，如图8所示，内部齿轮20能够通过减小施加在输出轴28上的负载而从锁定状态释放。

也就是，当在输出轴28上的负载减小时，行星齿轮18a、18b、18c与载体22一起沿顺时针方向进行回转，同时根据中心齿轮16沿顺时针方向的旋转而沿逆时针方向旋转。而且，与行星齿轮18a、18b、18c啮合的内部齿轮20也沿顺时针方向旋转(见图13)。

在该状态下，由于布置在内部齿轮20和内部部分23之间的粘性阻力部件，内部齿轮20的转速变得小于载体22的转速，从而导致在载体22和内部齿轮20之间的相对旋转数的差异。因此，在内部齿轮20和内部部分23之间的粘性阻力增加。由于在内部齿轮20和内部部分23之间的粘性阻力增加，且因为行星齿轮18a、18b、18c和内部齿轮20为螺旋齿轮，因此沿螺旋地形成于齿轮的柱形表面上的齿条的方向产生推力。

而且，如图14所示，各内部齿轮锁定接收部分31c和锁定部分33c具有沿其周向方向确定的弯曲形状。因此，当内部齿轮20沿顺时针方向旋转时，一个力和沿与Z1方向相反的方向的推力一起施加，且内部齿轮20平移。也就是，内部齿轮20沿与Z1方向相反的方向平移，同时沿顺时针方向旋转，从而使内部齿轮锁定接收部分31a至31d与锁定部分33a至33d分离，且内部齿轮20从锁定状态释放。

在该参考实例的自动减速比转变装置10中，螺旋齿轮用于中心齿轮16、行星齿轮18和内部齿轮20，其中，粘性阻力部件布置在内部齿轮20和载体22中的内部部分23之间。因此，当超过预设扭矩的负载施加在载体22上时，根据在内部齿轮20和载体22之间的相对转速的差异，内部齿轮20沿朝着输入轴26的方向平移，或者沿朝着输出轴28的方向平移。因此，可以自动转变从输出轴28传递至促动器的移动部件的减速比。

当促动器的移动部件在输出(outgoing)路线中停止，且该移动部件再次沿输出路线沿一个方向移动时，内部齿轮20也能够很容易地从锁定状态释放，且减速比能够自动改变。而且，促动器的移动部件能够在低扭矩和高转速下沿输出路线移动。

当然，促动器可以包括各种促动器，例如包括线性促动器和旋转促动器。

下面，图15和16中表示了本发明实施例的自动减速比转变装置100。

自动减速比转变装置100与参考实例的上述自动减速比转变装置10的区别在于以下特征。也就是，壳体12a、12b由分成三个部分的壳体212a、212b和212c代替。载体22由一对载体222a和222b代替。一对O形环240a、240b和输入轴环242布置在行星齿轮机构214中。形成于壳体12a中的锁定部分32a至32d由在锁定板244a上的锁定部分232a至232d代替，而形成于壳体12b中的锁定部分33a至33d由在锁定板244b上的锁定部分233a至233d代替。

第一壳体212a为环形形状，并设有轴承部分234a，该轴承部分234a可旋转地支承输入轴226。第二壳体212b为环形，与第一壳体212a相同，并设有轴承部分234b，该轴承部分234b可旋转地支承输出轴228。第三壳体212c为柱形形状，并布置在第一壳体212a和第二壳体212b之间。

锁定板244a为环形形状，并设有由圆弧形凸起组成的锁定部分232a至232d，这样，当内部齿轮220沿朝着输入轴226的方向平移时，锁定部分232a至232d与内部齿轮锁定接收部分230a至230d彼此相对并接合(如后面所述)。

锁定板244b为环形，与锁定板244a相同，并设有由圆弧形凸起组成的锁定部分233a至233d，这样，当内部齿轮220沿朝着输出轴228的方向平移时，锁定部分233a至233d与内部齿轮锁定接收部分231a至231d彼此相对并接合(如后面所述)。

当内部齿轮锁定接收部分230a至230d和锁定部分232a至232d之间进行接合或当内部齿轮锁定接收部分231a至231d和锁定部分233a至233d进行接合时将施加冲击力。因此，内部齿轮锁定接收部分230和锁定部分232将磨损。

为了避免该磨损，优选是增加在内部齿轮锁定接收部分230和锁定部分232的圆弧形凸起之间的接触面积，或者在内部齿轮锁定接收部分230和锁定部分232上提供较大数目的圆弧形凸起。

作为用于防止磨损的另一方法，能够提高内部齿轮220和锁定板244a、244b的机械强度。当提高机械强度时，优选是内部齿轮220和锁定板244a、244b的Rockwell硬度(HRC)不小于50。作为用于避免磨损的另一方法，内部齿轮220和锁定板244a、244b可以由相同材料制成，以便保证它们有相同机械强度。

内部齿轮220和锁定板244a、244b并不必须由相同材料构成。不过，例如聚缩醛树脂能够用于形成内部齿轮220和锁定板244a、244b。当使用基于树脂的材料(例如聚缩醛树脂)时，内部齿轮220和锁定板244a、244b能够使重量轻。因此可以减小当内部齿轮220和锁定板244a、244b相互接触时产生的噪音。

行星齿轮机构214包括：中心齿轮216，该中心齿轮216与输入轴226形成一体；行星齿轮218a、218b、218c，它们与中心齿轮216啮合并沿中心齿轮216的周向方向彼此分开大约120度角度，且它们能进行回转和旋转。行星齿轮机构214还包括内部齿轮220、载体222a、222b、O形环240a、240b以及输入轴环242。

载体222b包括内部部分223，该内部部分223沿周向方向分成多个部分，且输出轴228从该内部部分223凸出，同时从内部部分223指向第二壳体212b。中心齿轮216插入而对着内部部分223的内径部分。内部部分223包括在其中的窗口(空间部分)221，这些窗口221彼此分开120度的相等角度。行星齿轮218a、218b、218c对着窗口221。在该结构中，行星齿轮218a、218b、218c利用销224而可旋转地支承在一个载体222a和另一载体222b之间。

较大直径的内部齿轮220为柱形，并有刻在它的内周上的内齿246，且该内部齿轮220装配在行星齿轮218a、218b、218c的外周侧上。行星齿轮218a、218b、218c与内齿246啮合。孔254布置在载体222b的侧周表面上，以便使紧固机构252安装在该孔上，该紧固机构由钢球248和弹簧250组成。环形槽256布置在内部齿轮220的内周表面上与紧固机构252相对应的位置处。

例如，即使当通过促动器在无负载或低负载下进行驱动操作时，在一些情况下在输入轴26和输出轴28之间的旋转数可能产生偏差。因此，恐怕内部齿轮20可能由于旋转数的偏差而沿轴向方向运动。

相反，在本发明中，自动减速比转变装置100设有紧固机构252，该紧固机构252这样工作：即使当由于在无负载或低负载下进行驱动而预计在输入轴226和输出轴228之间可能产生旋转数偏差时，也防止内部齿轮220沿朝着输入轴226的方向或朝着输出轴228的方向运动，从而避免在输入轴226和输出轴228之间的旋转数的偏差。

因此，通过提供紧固机构252，将防止内部齿轮220沿朝着输入轴226或输出轴228的方向运动(见图17A)，从而避免在无负载或低负载下在内部齿轮220和锁定板258a、258b之间发生抵靠。因此可以避免产生抵靠声。

相反，当并不提供紧固机构252时，内部齿轮220将在无负载或低负载下被驱动时沿朝着输入轴226或输出轴228的方向运动，因此，内部齿轮220和锁定板258a、258b将进行抵靠，并将产生抵靠声。例如，在没有紧固机构252的情况下，当内部齿轮220沿朝着输出轴228的方向运动时，将在内部齿轮锁定接收部分231a和锁定板244b的锁定部分233b并不进行啮合的情况下发生抵靠，并产生抵靠声，因为内部齿轮220沿顺时针方向(当从输入轴226侧看时)旋转。

中心齿轮216、行星齿轮218a、218b、218c和内部齿轮220由螺旋齿轮组成，与参考实例的自动减速比转变装置10相同。在该结构中，例如充装或施加具有高粘性的油或油脂，以便在行星齿轮218a、218b、218c和载体222b的内部部分223之间以及在行星齿轮218a、218b、218c和内齿246之间获得粘性阻力。

为了高效获得该粘性阻力，优选是在载体222b的内部部分223和内部齿轮220的内齿246的顶端之间的间隙不超过0.1mm。

组成中心齿轮216、行星齿轮218a至218c和内部齿轮220(内齿246)的螺旋齿轮的螺旋角度θ优选是设置成不小于25度且不大于45度。优选是，螺旋角度θ设置成不小于30度且不大于40度(见图18)。

在该结构中，例如当螺旋齿轮的螺旋角度θ为超过45度的角度时，将产生以下缺点。也就是，引起沿轴向方向的移动的力将施加在行星齿轮218a至218c上，且行星齿轮218a至218c的端表面将相对于载体222b(222a)进行滑动，且过大摩擦力作用在行星齿轮218a至218c和载体222b(222a)之间。在最坏情况下，甚至可能防止或停止行星齿轮218a至218c的旋转。

另一方面，当螺旋齿轮的螺旋角度θ小于25度时，将产生以下缺点。也就是，内部齿轮220的、用于引起沿轴向方向的移动的力(推力)将变弱，因此内部齿轮220的响应灵敏性降低。

优选是，用作粘性阻力部件的油或油脂的粘性为大约10000至100000(cST)。粘性阻力部件的粘性阻力也可以根据剪切速率或根据间隙宽度、油脂粘性等而变化，如上所述。

O形环240a布置在内部齿轮220和载体222a之间，以便避免油、油脂等从内部齿轮220中泄漏。另外，O形环240b布置在内部齿轮220和载体222b之间。

一对O形环240a、240b用作第一密封机构，且优选是由橡胶材料例如NBR形成。

在该结构中，O形环240a、240b的变形量优选是设置成不小于大约0.5％且不大于1.5％，更优选是设置为基本圆形的垂直截面面积的大约1％，原因如下。也就是，当变形量超过1.5％时，旋转阻力过度增加，齿轮的总效率降低。另一方面，当变形量小于0.5％时，它的密封功能降低，油脂将从中泄漏。

在实验中，所使用的O形环具有根据日本工业标准(JIS)的1.76mm²的垂直截面面积，并由硬度为70的NBR构成，其中，它的变形量的垂直截面面积设置为0.018mm²。

当O形环240a、240b安装在槽中时，变形量是指厚度的减小量，这也可以称为所谓的“变形余量”。

而且，输入轴环242安装在输入轴226的环形槽内，以便防止油、油脂等从与行星齿轮218a、218b、218c啮合的中心齿轮216朝着输入轴226泄漏。输入轴环242用作第二密封机构，优选是由具有润滑特征的橡胶材料例如硅酮而形成。

当由垂直截面面积表示时，具有基本X形的垂直截面面积的输入轴环242的变形量适当设置得不小于大约0.5％且不大于1.5％，更优选是大约1％，与上述O形环240a、240b相同。

在该结构中，当具有基本X形的垂直截面的输入轴环242设置为普通变形量时，旋转阻力将过度增加。因此，变形量设置为垂直截面的大约1％，它不小于大约0.5％且不大于1.5％。当为具有基本X形的垂直截面的输入轴环242设置这样的变形量时，载体222a和输入轴环242布置成彼此紧密接触。即使当与输入轴226成一体旋转的轴环部件相对于安装在轴环部件的环形槽中的输入轴环242空转时，也成功获得充分的密封效果。

O形环240a、O形环240b和输入轴环242优选具有基本椭圆形或基本圆形的截面形状。输入轴环242的截面形状优选是基本X形。

在柱形内部齿轮220的两端形成多个内部齿轮锁定接收部分230a至230d和231a至231d，它们都分别沿周向方向弯曲，且各内部齿轮锁定接收部分沿轴向方向凸出预定长度。如图15所示，内部齿轮锁定接收部分230a至230d和231a至231d形成为弯曲形状，具有沿周向方向的凸起，与锁定部分232a至232d和233a至233d相对应，它们用作内部齿轮离合器。内部齿轮锁定接收部分230a至230d和231a至231d与锁定部分232a至232d和233a至233d一起用作制动机构。

第一至第三壳体212a、212b、212c和锁定板244a、244b分别设有装配孔260，以便插入螺钉258，从而能够装配输入轴226、内部齿轮220和载体222a、222b。

锁定板244a的锁定部分232a至232d、锁定板244b的锁定部分233a至233d以及内部齿轮220的内部齿轮锁定接收部分230a至230d和231a至231d用作彼此相互啮合的爪。该爪的升高角度γ将根据以下因素来考虑。

也就是，当爪的高度太低时，在爪变磨损时就将不能产生接合，因此它的啮合功能快速降低。另一方面，当爪的高度太高时，施加在爪的根部部分上的应力过度增加，恐怕爪可能由于重复冲击而在根部部分上产生裂纹或断裂。

首先，产生的内部齿轮220的推力F1和F2表示为如下(见图19和20)。

F1＝(2π·η·β·T)/{π·dp·tan(90-α)}

F2＝{(2β·T)/di}

其中：

α：中心齿轮的螺旋角度

β：功率增加比(减速比)

γ：爪升高角度；

η：中心齿轮作为滑动丝杠的丝杠效率(screw efficiency)；

dp：中心齿轮的节圆直径；

di：内部齿轮的外径(爪扭矩的施加中心)；

T：输入扭矩。

下面的表达式可用于f1和f2，其中力分量基于使用矢量。

f1＝(2π·η·β·T)/{π·dp·tan(90-α)}·cosγ

f2＝{(2β·T)/di}·sinγ

为了使得已经啮合的爪不会彼此脱开，前述表达式能够表示为如下：假定保持条件f1＞f2。

tanγ＜(η·di)/{dp·tan(90-α)}。

因此，优选是使爪的升高角度γ设置成满足表达式tanγ＜(η·di)/{dp·tan(90-α)}。

例如，当丝杠效率η＝0.7，内部齿轮220的外径di＝φ27，中心齿轮216的节圆直径dp＝φ7.39，且螺旋角度α＝30度时，在内部齿轮220还没有由锁定板244a(244b)锁定的滑移状态下，根据上述表达式，爪的升高角度为γ＜16.45。为了可靠提供啮合作用，优选是爪的升高角度γ设置为不大于16.45度。

当γ设置成小于0度时，爪不能脱开。因此，必须使γ不小于0度。因此，对于爪的升高角度γ的前述表达式可以表示为如下：

0≤tanγ＜(η·di)/{dp·tan(90-α)}。

本发明实施例的自动减速比转变装置100基本以与参考实例的自动减速比转变装置10相同的方式工作。不过，与自动减速比转变装置10相比，自动减速比转变装置100包括紧固机构252。因此，当在无负载或低负载下进行驱动操作时，紧固机构252的钢球248由于弹簧250的弹簧力而保持压向内部齿轮220的槽256。因此，可以避免内部齿轮220沿朝着输出轴228的方向或沿朝着输入轴226的方向运动(见图17A)。

当超过预设扭矩的负载施加在输出轴228上时，钢球248克服弹簧250的弹簧力，因此钢球248稍微朝着弹簧250运动。当钢球248跨过槽256时，钢球248与槽256脱开，并从它的保持状态释放。因此，内部齿轮220沿朝着输出轴228的方向或沿朝着输入轴226的方向运动(见图17B和17C)。

下面，图21至23表示了另一实施例的自动减速比转变装置300。与图15和16所示实施例的自动减速比转变装置100相同的构件用相同参考标号表示，并因此省略对它们的详细说明。

本实施例的自动减速比转变装置300的区别在于，同样结构的离合器机构302分别布置在输入轴226侧和输出轴228侧。该离合器机构302的功能为允许沿一个旋转方向空转运行，而阻止沿相反方向旋转，以便进行锁定。

如图23所示，离合器机构302包括：第一柱形部件304，该第一柱形部件304从外部装配至输入轴226(输出轴228)上，且该第一柱形部件304与输入轴226成一体旋转；多排小球，这些小球确定了第一组小球308，它们沿形成于第一柱形部件304的外周表面上的一对第一环形槽306进行滚转；以及第二柱形部件312，该第二柱形部件312通过多个第一螺栓310而固定在第一壳体212a(第二壳体212b)上，且该第二柱形部件312从外部装配至第一柱形部件304上。

一对第二环形槽314形成于第二柱形部件312的内周表面上，该对第二环形槽314对着第一环形槽306，且第一组小球308在该对第二环形槽314上滚转。多排小球(第一轴承)布置在第二柱形部件312的外周表面上，这些小球确定了第二组小球318，它们沿第三环形槽316滚转。

离合器机构302还包括第三柱形部件(柱形体)322，该第三柱形部件包括一对第四环形槽320，该对第四环形槽320形成于内周表面上并对着第三环形槽316，用于使得第二组小球318能够在其中滚转，且该第三柱形部件322有锁定部分232a至232d以及233a至233d，这些锁定部分由圆弧形凸起组成，这些圆弧形凸起在布置于第三柱形部件的各端处的周边边缘部分上凸出，以便当内部齿轮220沿朝着输入轴226或朝着输出轴228的方向平移时与内部齿轮锁定接收部分230a至230d和231a至231d接合。离合器机构302还包括：第四柱形部件326，该第四柱形部件在外部装配至第三柱形部分322上，并包括沿内周表面沿两边缘排列的多个滚针轴承(第二轴承(324)；以及第五柱形部件330，该第五柱形部件330在外部装配至第四柱形部件326上，且该第五柱形部件通过多个第二螺栓328而固定在第一壳体212a和第三壳体212c上。

在第四柱形部件326的内周表面上形成有槽(未示出)，该槽有楔形截面，它保持各滚针轴承324。滚针轴承324固定在具有楔形截面的槽中，因此，包括锁定部分232a至232d的第三柱形部件322布置成锁定状态。例如，返回弹簧(未示出)例如板簧用于具有楔形截面的槽，该板簧沿与未示出的槽分离的方向推压滚针轴承324。锁定状态通过返回弹簧的弹簧力来释放。

在该另一实施例中，当内部齿轮220沿朝着输入轴226的方向或沿朝着输出轴228的方向平移时，将进行以下操作。也就是，当内部齿轮220的内部齿轮锁定接收部分230a至230d(231a至231d)与第三柱形部件322的锁定部分232a至232d(233a至233d)接合时，将缓冲在抵靠时施加的冲击，并尽可能抑制抵靠声，因为包括锁定部分232a至232d(233a至233d)的第三柱形部件322可由于第二组小球318和滚针轴承324的滚转作用而旋转。因此，能够通过抑制锁定部分232a至232d(233a至233d)和内部齿轮锁定接收部分230a至230d(231a至231d)的爪的磨损而提高耐久性。

换句话说，当内部齿轮220的内部齿轮锁定接收部分230a至230d(231a至231d)与第三柱形部件322的锁定部分232a至232d(233a至233d)接合时，将缓冲在锁定部分232a至232d(233a至233d)抵靠内部齿轮锁定接收部分230a至230d(231a至231d)时施加的冲击，并能够抑制抵靠声的产生，因为第三柱形部件322的锁定部分232a至232d(233a至233d)通过第二组小球318和滚针轴承324而可旋转地保持。

下面，图24至28表示了载体222b的变化实施例，该载体222b布置在输出轴228的侧部，且该载体222b包括沿轴向方向凸出的内部部分233(见图15)。

彼此沿轴向分离的一对O形环240a、240b安装在一对载体222a、222b中，该对载体222a、222b分别布置在输入轴侧226的侧部和输出轴228的侧部。油脂通过O形环240a、240b的密封作用而保持在行星齿轮机构中。

在该结构中，形成于载体222b上并布置在输出轴228侧部的内部部分223优选是具有这样的形状，即它能够增加剪切扭矩，同时使得相对于O形环的安装槽、输入轴环242的滑动表面、内部齿轮220的内周表面和载体222b的外周表面的间隙变窄。

因此，内部部分223的形状设计得使得面积尺寸能够在内部齿轮220的内齿246的顶圆处和载体222b的间隙部分处增加，这样，形成用于油脂(润滑油)的油池。

如图24和25所示，第一变化实施例的载体400包括形成于内部部分223的外径表面上的多个(例如三条)槽402，这些槽402平行于轴向方向。

如图26所示，第二变化实施例的载体410包括形成于内部部分223的外径表面上的多个环形槽412，这些环形槽412平行于周向方向并垂直于轴向方向。

如图27所示，第三变化实施例的载体420包括形成于内部部分223的外径表面上的多个倾斜槽422，这些倾斜槽422以预定角度与轴向方向相交。

如图28所示，第四变化实施例的载体430包括形成于内部部分223的外径表面上的多条凹痕432，这些凹痕由具有半圆形截面并沿轴向方向线性延伸的凹口组成，并平行于轴向方向。

下面将介绍使用如上述构成的自动减速比转变装置100、300的应用领域。

自动减速比转变装置100、300能够用于所有关于旋转系统的领域，根据施加在功率源上的负载的变化，它们进行工作，且在负载阻力增加或减小时进行校正。

例如，自动减速比转变装置100、300可以用于车辆、船舶、飞机、农用机器(例如耕田机和割草机)、坦克、重型车辆(例如大型建筑机器和采矿机器)、压机、压缩机、发电机、食品机器、机床、提升机构、用于加气的变速(传动)装置、垂直/水平运动装置、轮椅(包括电动和手动轮椅)、门打开/关闭机构、滑动门打开/关闭机构、用于关闭滑动门的拉紧机构、用于顶板的打开/关闭机构以及各种制动机构(包括鼓式制动和盘式制动)。

车辆包括载有例如发动机(包括汽油发动机和柴油发动机)、由燃料电池驱动的马达和混合系统的汽车。这时，旋转驱动源并不局限于电马达，而是可以由人力、内燃机、液压、油压或气动源来驱动。

在本发明中，高速旋转类型的马达能够用作高扭矩马达。高速旋转可以在并不需要扭矩的范围内进行。换句话说，当负载降低时，普通的齿轮马达能够在高速下旋转。而且，马达的尺寸能够减小，以便实现小尺寸。

在车辆中可以适当使用本发明的部分包括刮水器马达、电动窗马达、电动座椅马达、用于滑动门的驱动马达以及用于汽车的驱动马达。当本发明用于刮水器马达时，即使在雪、叶片等的阻力增加时，刮水器也能够平滑地起动和操作。汽车的驱动车轮的马达包括各种马达500，例如DC马达、感应马达和车轮内马达，如图29所示。在便于马达500小型化的同时，当遇到障碍物或山坡时能够增加输出(扭矩)。当为车轮内马达时，可以有效使用自推动类型的小尺寸变速或传动装置，原因如下。也就是，当车轮内马达包含于各车轮内时，很难在使用普通自动变速或传动装置时(因为它的较大尺寸)包含它们。通常，已知将行星齿轮机构包含于车轮内马达中。当该系统与本发明实施例的自动减速比转变装置组合使用时，可以构成装备有小尺寸变速或传动装置的车轮内马达。

下面，图59A至59D表示了本发明实施例的自动减速比转变装置100(300)与行星齿轮机构的组合形式。在图59A和59B所示的各种形式中，单个行星齿轮机构501布置在自动减速比转变装置100(300)的输入侧或输出侧。因此，减速比能够设置在1/12至1/4的范围内。

在图59C所示的形式中，各行星齿轮机构501分别布置在自动减速比转变装置100(300)的输入侧和输出侧。因此，减速比能够设置在1/48至1/16的范围内。

在图59D所示的形式中，组合了两个自动减速比转变装置100(300)。因此，减速比能够设置在1/9至1/3至1/1的范围内。

至于马达输入形式，可以采用扭矩相对于回转圈数恒定的类型(见图30)和扭矩相对于回转圈数变化的类型(见图31)。

至于行星齿轮的阻力特征的转变形式，对于在转速差和所产生的扭矩之间的关系，可以采用以下任意类型，即：扭矩根据完全粘性耦合特征(单独的润滑油特征)而线性变化的类型(见图32A)；当在上述粘性耦合特征中包括静摩擦产生机构(例如摩擦板505由弹簧502按压以便产生静摩擦，如图34B所示)时扭矩以曲线形式变化的类型(见图32B)；在载体/内部齿轮中包括扭矩限制器的类型，其中，扭矩在一次降低后保持恒定(见图33)；以及在载体/内部齿轮中包括棘爪(以便通过由弹簧502按压小球504而执行固定作用，例如如图34A所示)的类型。

在上述结构中，对于用于将油(例如润滑油)封闭在行星齿轮机构内部的密封结构，例如O形环和磨损环具有包括静摩擦和/或流体润滑特征的阻力特征，它们通常能够用作密封机构。O形环弹性部件可以用于代替图32B中所示的弹簧部件。该结构通常用作液压缸的密封机构。

当自动减速比转变装置100、300与锁定机构或离心离合器机构(将在后面介绍)组合时，可以在高速旋转过程中消除滑移损耗(见图35中的阴影部分)。还可以提高锁定机构和离心离合器机构的效率(即关于在扭矩和回转圈数之间的关系的功率特征)。

至于离心离合器机构，可以采用这样的结构，其中，行星齿轮通过离心配重和弹簧而固定，且使用的离合器结构基于大量滚转部件和一引导离合器板，如国际专利申请公开No.WO2004/61318中所述。

例如，在图60所示的结构中，Revloc离心离合器580和多盘摩擦离合器582布置在图2中所示的输入轴26和行星齿轮机构14之间。而且，在图61所示的结构中，Revloc离心离合器580和多盘摩擦离合器582布置在图22的输入轴226和行星齿轮机构214之间。

参考图60和61，当输入轴26(226)沿预定方向旋转时，与输入轴26(226)连接的离心离合器580和多盘摩擦离合器582与输入轴26(226)成一体旋转。在这种情况下，将产生并施加这样一个力，即布置在离心离合器580的离合器板584的内部空间内的小球(钢球)586在离心力的作用下沿径向向外移动。当该力克服了未示出的离合器弹簧(该弹簧用于保持小球586)的力时，小球586将沿径向向外移动，以便按压推杆588。多盘摩擦离合器582通过推杆588的按压力而在压力下紧密接触，以便产生离合器力。

在图2中，螺旋爪离合器用作单向离合器。不过，本发明实施例可以通过将小球、辊、斜撑型单向离合器与轴承装配成一体而构成，且不使用爪作为单向离合器。在该结构中，可以合适地使用方形爪离合器或Carbic连接器来与环齿轮连接。

自动减速比转变装置100、300可以适当用于例如压制加工装置、弯曲处理装置、模具闭合装置、注射模制机器和模铸模制装置。在上述各种处理/成形装置中，需要由活动元件在位移末端附近处产生较大力(高扭矩)，其中，到达位移末端所需的时间缩短，以便提高生产效率。

更具体地说，必须施加很大加速度，以便在活动元件的一个冲程中进行高速移动(应当知道，上部模具508相对于下部模具506接近和分离，如图36所示)，这样，将朝着位移末端位置快速运动，同时只做很少的功，因此在位移末端位置产生较大力。

当为上述各种处理/成形装置时，在很多情况下，该装置在使用时在位移末端位置处与可变变速机构(例如肘节连杆机构或凸轮机构)连接。不过，自动减速比转变装置100、300为简单的自推动的可变变速机构，其中，成本可以减小，因此使它可用于FA设备。另外，当自动减速比转变装置100、300包含在电动伺服枪的快速横动机构中的伺服马达部分内时，伺服马达能够小型化，并能够通过减小施加在机器人的前端部分上的负载来提高它的特性。

图37表示了当活塞514和活塞杆516通过从轴流泵512排出的压力油而移动时的状态，该轴流泵512由装配有自动减速比转变装置100、300的马达510来驱动。本申请人例如在美国专利申请公开No.2004-71563、2005-87068和2005-22523中提出了电动液压系统。当自动减速比转变装置100、300与用于驱动轴流泵的马达装配在一起时，可以提供用于电动液压系统中的尺寸小、重量轻的马达。

图38表示了当螺母部件522在行星齿轮机构520的驱动作用下沿预定方向旋转时的状态，该行星齿轮机构520使用与自动减速比转变装置100、300装配在一起的马达518，且与螺母部件522啮合的滚珠丝杠轴524沿箭头B1或B2方向移动。

图39表示了当滚珠丝杠轴528通过装配有自动减速比转变装置100、300的马达526而旋转时的状态。图40表示了当在两侧有杆的活塞534通过从由马达530驱动的轴流泵532排出的压力油而移动时的状态，该马达530与自动减速比转变装置100、300装配在一起。

优选是，自动减速比转变装置100、300在使用时与马达装配成一体，该马达例如：用于通过传送器538来输送较重材料536的任何传送器马达或齿轮马达540(见图41)；电钻544的主轴马达546，该电钻用于通过使钻孔部件542旋转来切割加工一工件(见图42和43)；拧螺钉机器的脉冲马达548，该拧螺钉机器用于拧紧自攻螺钉和普通螺钉(见图44)；无刷DC马达；有刷DC马达；感应马达；以及AC伺服马达。

当本发明用于齿轮马达时，能够通过小尺寸获得齿轮马达的高扭矩，且当在较低扭矩下施加负载时，可以获得高速旋转(见图45)。

当自动减速比转变装置100、300用于旋转促动器554(在该旋转促动器554中，工件550a、550b通过马达552而旋转)时，能够在线性/旋转操作过程中提供具有高效率的FA装置，其中，能够在进行加速操作的过程中以较高扭矩来进行加速，而在较低阻力下进行漂浮和引导操作。例如，在加速过程中能够利用更大部分的功率来增加回转圈数，因此工件能够只通过惯性旋转。

当自动减速比转变装置100、300用于电动轮椅556或用于电动车(例如混合汽车或载有电马达558的汽车，该电马达558由燃料电池驱动)时，轮椅556或车辆能够跨过台阶，且当轮椅556或车辆跨过台阶时(这时从平表面升高)，它的速度自动降低，扭矩增加(见图48)。还能够通过由手施加旋转力而人工增加扭矩。

当自动减速比转变装置100、300例如与铆接装置、用于通过臂部分560的旋转而夹持工件的夹持装置562(见图49)、用于模具夹的凸轮机构或者肘节连杆机构组合使用时，凸轮机构和肘节连杆机构的操作力能够增加。当并不施加操作力时，能够进行高速移动。

自动减速比转变装置100、300可以适当用于例如紧固机构或快速横动机构，例如用于虎钳(包括用作用于固定工件的夹子的虎钳)、夹子和夹盘(包括数控机床的夹盘)。

自动减速比转变装置100、300可以适当用于：向前/向后运动机构602的马达，该运动机构602用于驱动车辆的滑动门600，如日本专利申请公开No.2005-133379(见图50)中所述；线性促动器机构的马达，用于驱动电动座椅604，如美国专利No.5730494中所述(见图51)；包含在飞机中的机电促动器606的马达，如美国专利No.5041748中所述(见图52)；电动紧固件608的马达或行星齿轮部分，如美国专利No.5730232中所述(见图53)；夹持装置610的行星齿轮部分，如美国专利5813666中所述(见图54)；自动速度扭矩转变装置612的马达部分或者一个或多个行星齿轮部分，如美国专利No.4869139中所述(图55)；在机电轮式制动装置614的马达和丝杠之间的部分，如美国专利No.6806602中所述(图56)；在美国专利No.3164034中所述的扭矩转变装置616(图57)；以及在美国专利申请公开No.2004-104554中所述的人工轮椅618(图58)。

如美国专利No.3164034中所述的扭矩转变装置616的行星齿轮部分、扭矩转变器和流体连接部分中的任一个可以由本发明实施例的自动减速比转变装置100、300来代替。因此，可以沿行星齿轮机构的双向增加扭矩。而且，行星齿轮机构可以用作具有粘性耦合特征的流体连接器。

当本发明实施例的自动减速比转变装置100、300用于在美国专利申请公开No.2004-104554中所述的手动轮椅618(图58)的离合器和齿轮部分，对于左右轮子，扭矩能够沿前后方向独立增加。当遇到台阶时，可以减小残疾人或老年人驱动轮椅所需的人力。

使中心齿轮216、行星齿轮218a至218c和内部齿轮220成一体旋转的因素包括(1)在内部齿轮220和行星齿轮218a至218c之间的间隙；(2)组成中心齿轮216、行星齿轮218a至218c和内部齿轮220的螺旋齿轮的螺旋角度；(3)在中心齿轮216、行星齿轮218a至218c和内部齿轮220之间的粘性阻力；以及(4)在行星齿轮218a至218c和可旋转地支承行星齿轮的销24之间的摩擦阻力(图3A和3B中所示的油或油脂优选是具有调节的粘性的硅酮油或硅酮油脂)。

使得内部齿轮220沿朝着输入轴或朝着输出轴的方向平移的推力例如通过在内部齿轮220和载体222a(222b)之间的阻力(即粘性阻力)来产生。

当阻力过大时，滑移消失，且传动效率提高，但是当内部齿轮220沿朝着输入轴或朝着输出轴的方向平移时这种阻力增加。因此，在内部齿轮220和载体222a(222b)之间的阻力将考虑例如响应时间和耐久性(工作寿命)来确定。

而且，滑移是降低总体传动效率的一个因素。因此，不管内部齿轮220和载体222a(222b)之间的阻力如何，以下机构可以用于改进该缺点。更具体地说，当在输入轴226(输出轴228)和载体222a(222b)之间的阻力(该阻力不会影响推力)设置为具有特定大小范围的第二阻力时，滑移可以减小，同时不会使内部齿轮220的推力增加。

因此，当两个阻力的比例和值适当分布时，滑移能够减小，同时保证内部齿轮220的响应时间。

而且，对于输入侧装置(该输入侧装置根据由旋转驱动源例如马达提供的输入扭矩通过进行预定操作例如旋转运动或线性运动而向输出侧机构进行传动)，在某些情况下可能施加由输入侧施加的过大负载(力)、由于垂直工作而引起的负载(重力)以及积累能量的弹簧力。当从输出侧施加反向输入扭矩时，防止反向输入的离合器(例如见日本公开专利No.2002-266902和64-69829)可以与本发明实施例的自动减速比转变装置100、300一起适当布置在旋转驱动源和输入侧装置之间，它用于通过锁定来自输出侧的反向输入扭矩而防止返回输入侧。

当提供这样的防止反向输入的离合器时，将保护输入侧装置，防止过大负载施加在传动系统的输入侧上，这样，例如当旋转驱动源的输入扭矩停止时，工件也能够保持和锁定。当工件沿垂直方向上下运动时，工件能够可靠锁定在停止位置，从而防止损坏输入侧装置。

尽管已经详细表示和介绍了本发明的特定优选实施例，但是应当知道，在不脱离附加权利要求的范围的情况下，可以进行各种变化和改变。

Claims (10)

1.一种自动减速比转变装置，包括：

行星齿轮机构(214)，该行星齿轮机构包括输入轴(226)和输出轴(228)，所述行星齿轮机构(214)还包括：中心齿轮(216)、行星齿轮(218a至218c)和内部齿轮(220)，它们都是螺旋齿轮；以及载体(222a、222b)，该载体可旋转地支承所述行星齿轮(218a至218c)，且该载体根据所述行星齿轮(218a至218c)的回转而成一体旋转；

粘性阻力部件，该粘性阻力部件布置在所述载体(222b)的内部部分(223)内，该载体在内部插入所述内部齿轮(220)内，该粘性阻力部件还布置在所述行星齿轮(218a至218c)和所述内部齿轮(220)内，且该粘性阻力部件产生在所述内部齿轮(220)和所述行星齿轮(218a至218c)之间的推力；以及

制动机构，根据输出负载的增加或减小，该制动机构使得所述内部齿轮(220)通过所述推力而沿朝着所述输入轴(226)的方向或沿朝着所述输出轴(228)的方向平移，以便对所述内部齿轮(220)的旋转运动进行制动；

其中，组成所述中心齿轮(216)、所述行星齿轮(218a至218)和所述内部齿轮(220)的各所述螺旋齿轮的螺旋角度θ不小于25度且不大于45度。

2.一种自动减速比转变装置，包括：

行星齿轮机构(214)，该行星齿轮机构包括输入轴(226)和输出轴(228)，所述行星齿轮机构(214)还包括：中心齿轮(216)、行星齿轮(218a至218c)和内部齿轮(220)，它们都是螺旋齿轮；以及载体(222a、222b)，该载体可旋转地支承所述行星齿轮(218a至218c)，且该载体根据所述行星齿轮(218a至218c)的回转而成一体旋转；

粘性阻力部件，该粘性阻力部件布置在所述载体(222b)的内部部分(223)内，该载体(222b)在内部插入所述内部齿轮(220)内，该粘性阻力部件还布置在所述行星齿轮(218a至218c)和所述内部齿轮(220)内，且该粘性阻力部件产生在所述内部齿轮(220)和所述行星齿轮(218a至218c)之间的推力；以及

制动机构，根据输出负载的增加或减小，该制动机构使得所述内部齿轮(220)通过所述推力而沿朝着所述输入轴(226)的方向或沿朝着所述输出轴(228)的方向平移，以便对所述内部齿轮(220)的旋转运动进行制动；

其中，所述制动机构包括：布置在壳体中的锁定部分(232a至232d、233a至233d)，该壳体容纳所述行星齿轮机构(214)；以及布置在所述内部齿轮(220)的周边边缘部分处的内部齿轮离合器(230a至230d、231a至231d)；以及

其中，所述锁定部分(232a至232d、233a至233d)和所述内部齿轮离合器(230a至230d、231a至231d)的各爪的升高角度γ满足关系式：

0≤tanγ＜(η·di)/{dp·tan(90-α)}，

其中，

α：所述中心齿轮的螺旋角度

η：所述中心齿轮作为滑动丝杠的丝杠效率；

dp：所述中心齿轮的节圆直径；以及

di：所述内部齿轮的外径(所述爪的扭矩的施加中心)。

3.一种自动减速比转变装置，包括：

行星齿轮机构(214)，该行星齿轮机构包括输入轴(226)和输出轴(228)，所述行星齿轮机构(214)还包括：中心齿轮(216)、行星齿轮(218a至218c)和内部齿轮(220)，它们都是螺旋齿轮；以及载体(222a、222b)，该载体可旋转地支承所述行星齿轮(218a至218c)，且该载体根据所述行星齿轮(218a至218c)的回转而成一体旋转；

粘性阻力部件，该粘性阻力部件布置在所述载体(222b)的内部部分(223)内，该载体(222b)在内部插入所述内部齿轮(220)内，该粘性阻力部件还布置在所述行星齿轮(218a至218c)和所述内部齿轮(220)内，且该粘性阻力部件产生在所述内部齿轮(220)和所述行星齿轮(218a至218c)之间的推力；以及

制动机构，根据输出负载的增加或减小，该制动机构使得所述内部齿轮(220)通过所述推力而沿朝着所述输入轴(226)的方向或沿朝着所述输出轴(228)的方向平移，以便对所述内部齿轮(220)的旋转运动进行制动；

其中，防止所述粘性阻力部件从所述载体(222a、222b)中流出的第一密封机构布置在所述载体(222a、222b)的环形槽中；以及

所述第一密封机构由一对O形环(240a、240b)组成，且所述O形环(240a、240b)的变形量不小于它的基本圆形的垂直截面面积的0.5％且不大于1.5％。

4.一种自动减速比转变装置，包括：

行星齿轮机构(214)，该行星齿轮机构包括输入轴(226)和输出轴(228)，所述行星齿轮机构(214)还包括：中心齿轮(216)、行星齿轮(218a至218c)和内部齿轮(220)，它们都是螺旋齿轮；以及载体(222a、222b)，该载体可旋转地支承所述行星齿轮(218a至218c)，且该载体根据所述行星齿轮(218a至218c)的回转而成一体旋转；

粘性阻力部件，该粘性阻力部件布置在所述载体(222b)的内部部分(223)内，该载体(222b)在内部插入所述内部齿轮(220)内，该粘性阻力部件还布置在所述行星齿轮(218a至218c)和所述内部齿轮(220)内，且该粘性阻力部件产生在所述内部齿轮(220)和所述行星齿轮(218a至218c)之间的推力；以及

制动机构，根据输出负载的增加或减小，该制动机构使得所述内部齿轮(220)通过所述推力而沿朝着所述输入轴(226)的方向或沿朝着所述输出轴(228)的方向平移，以便对所述内部齿轮(220)的旋转运动进行制动；

其中，防止所述粘性阻力部件从所述输入轴(226)中流出的第二密封机构布置在所述输入轴(226)的环形槽中；以及

所述第二密封机构由具有基本X形截面的环(242)组成，且具有所述基本X形截面的所述环(242)的变形量不小于它的垂直截面面积的0.5％且不大于1.5％。

5.一种自动减速比转变装置，包括：

行星齿轮机构(214)，该行星齿轮机构包括输入轴(226)和输出轴(228)，所述行星齿轮机构(214)还包括：中心齿轮(216)、行星齿轮(218a至218c)和内部齿轮(220)，它们都是螺旋齿轮；以及载体(222a、222b)，该载体可旋转地支承所述行星齿轮(218a至218c)，且该载体根据所述行星齿轮(218a至218c)的回转而成一体旋转；

粘性阻力部件，该粘性阻力部件布置在所述载体(222b)的内部部分(223)内，该载体(222b)在内部插入所述内部齿轮(220)内，该粘性阻力部件还布置在所述行星齿轮(218a至218c)和所述内部齿轮(220)内，且该粘性阻力部件产生在所述内部齿轮(220)和所述行星齿轮(218a至218c)之间的推力；以及

制动机构，根据输出负载的增加或减小，该制动机构使得所述内部齿轮(220)通过所述推力而沿朝着所述输入轴(226)的方向或沿朝着所述输出轴(228)的方向平移，以便对所述内部齿轮(220)的旋转运动进行制动；

其中，所述制动机构包括：布置在所述内部齿轮(220)的周边边缘部分处的锁定接收部分(230a至230d、231a至231d)；离合器机构(302)，各离合器机构包括柱形部件(322)，该柱形部件只沿一个方向在布置于内侧的第一轴承(318)和布置于外侧的第二轴承(324)之间空转；以及锁定部分(232a至232d、233a至233d)，该锁定部分与所述内部齿轮(220)的所述锁定接收部分(230a至230d、231a至231d)接合；以及

所述锁定部分(232a至232d、233a至233d)沿轴向方向形成于所述柱形部件(322)的周边边缘部分处，各自有相同结构的所述离合器机构(302)分别布置在所述输入轴(226)一侧和所述输出轴(228)一侧。

6.一种自动减速比转变装置，包括：

行星齿轮机构(214)，该行星齿轮机构包括输入轴(226)和输出轴(228)，所述行星齿轮机构(214)还包括：中心齿轮(216)、行星齿轮(218a至218c)和内部齿轮(220)，它们都是螺旋齿轮；以及载体，该载体可旋转地支承所述行星齿轮(218a至218c)，且该载体根据所述行星齿轮(218a至218c)的回转而成一体旋转；

粘性阻力部件，该粘性阻力部件布置在所述载体的内部部分(223)内，该载体在内部插入所述内部齿轮(220)内，该粘性阻力部件还布置在所述行星齿轮(218a至218c)和所述内部齿轮(220)内，且该粘性阻力部件产生在所述内部齿轮(220)和所述行星齿轮(218a至218c)之间的推力；以及

制动机构，根据输出负载的增加或减小，该制动机构使得所述内部齿轮(220)通过所述推力而沿朝着所述输入轴(226)的方向或沿朝着所述输出轴(228)的方向平移，以便对所述内部齿轮(220)的旋转运动进行制动；

其中，包括所述内部部分(223)的所述载体与所述输出轴(228)形成一体。

7.根据权利要求6所述的自动减速比转变装置，其中：平行于轴向方向的多个槽(402)形成于所述载体(400)的所述内部部分(223)的外径表面上。

8.根据权利要求6所述的自动减速比转变装置，其中：垂直于轴向方向并平行于周向方向的多个环形槽(412)形成于所述载体(410)的所述内部部分(223)的外径表面上。

9.根据权利要求6所述的自动减速比转变装置，其中：以预定角度与轴向方向相交的多个斜槽(422)对齐地布置在所述载体(420)的所述内部部分(223)的外径表面上。

10.根据权利要求6所述的自动减速比转变装置，其中：多个凹痕(432)形成于所述载体(430)的所述内部部分(223)的外径表面上，这些凹痕由具有半球形截面的凹口组成。

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