CN214534301U - 高传动效率的外啮合行星齿轮机构 - Google Patents

Abstract

本专利提供一种传动效率高、轴向力小的高传动效率的外啮合行星齿轮机构。它包括行星轮架、太阳轮、至少一组行星齿轮组，其特征是：每组行星齿轮组包括沿轴线同轴依次排列、转动设置在行星轮架上的斜齿第一、二、三、四行星齿轮，轴向相邻的两个行星齿轮的螺旋方向相反；太阳轮包括沿轴线同轴依次排列、分别与第一、二、三、四行星齿轮外啮合的斜齿第一、二、三、四太阳齿轮；第一、四行星齿轮固定相连，第二、三行星齿轮固定相连，第一、二行星齿轮之间以及第三、四行星齿轮之间可相对转动；第一、二太阳齿轮固定相连，第三、四太阳齿轮固定相连，固定相连的第一、二太阳齿轮与固定相连的第三、四太阳齿轮同轴相对转动。

Description

高传动效率的外啮合行星齿轮机构

技术领域

本专利涉及外啮合行星齿轮机构。

背景技术

随着电动机的使用日益广泛，减速器成为电机与驱动对象之间进行匹配的关键部件，常规的外啮合圆柱齿轮减速器加工简单，成本低，能做到很高的精度和效率，但是外啮合圆柱齿轮传动的减速比较小，这种结构不适合大传动比减速器。另外一种具有内齿圈的行星齿轮结构，虽然可以实现较大传动比且体积小，但是由于内齿圈的加工工艺复杂，成本高，且很难做到高精度。外啮合行星齿轮机构，则具备上述两种齿轮的优点，但是，由于这种轮系的行星齿轮入出啮合时，行星齿轮受到较大的齿面摩擦力的作用，传动效率较低。采用了相反旋向螺旋角的结构虽然提高了齿轮啮合的传动效率，但是由于轴向力很大，导致轴承负载很大，又降低了系统效率，所以需要一种轴向力小，且效率高的减速器。

发明内容

本专利的目的是提供一种传动效率高、轴向力小的高传动效率的外啮合行星齿轮机构。

为实现上述目的，本专利采用的技术方案：

高传动效率的外啮合行星齿轮机构，包括行星轮架、太阳轮、至少一组行星齿轮组，其特征是：每组行星齿轮组包括沿轴线同轴依次排列、转动设置在行星轮架上的斜齿第一、二、三、四行星齿轮，轴向相邻的两个行星齿轮的螺旋方向相反；太阳轮包括沿轴线同轴依次排列、分别与第一、二、三、四行星齿轮外啮合的斜齿第一、二、三、四太阳齿轮；第一、四行星齿轮固定相连，第二、三行星齿轮固定相连，第一、二行星齿轮之间以及第三、四行星齿轮之间可相对转动；第一、二太阳齿轮固定相连，第三、四太阳齿轮固定相连，固定相连的第一、二太阳齿轮与固定相连的第三、四太阳齿轮同轴相对转动。

上述的外啮合行星齿轮机构，第一、四行星齿轮均通过中间构件转动连接在行星轮架上，且第一、四行星齿轮以连接构件相互固定连接；第二行星齿轮或/和第三行星齿轮转动设置在连接构件上。优选，所述中间构件包括行星齿轮轴或行星齿轮轴套，行星齿轮轴或行星齿轮轴套转动连接在行星轮架上，连接构件为行星齿轮轴或行星齿轮轴套，第一、四行星齿轮均固定连接在行星齿轮轴或行星齿轮轴套上。

上述的外啮合行星齿轮机构，第二、三太阳齿轮之间可自由转动。优选，第二、三太阳齿轮之间设置轴向转动支撑。

上述的外啮合行星齿轮机构，第一、二行星齿轮之间以及第三、四行星齿轮之间均设置轴向转动支撑。

为实现上述目的，本专利采用的另一种技术方案：

高传动效率的外啮合行星齿轮机构，包括行星轮架、太阳轮、至少一组行星齿轮组，其特征是：每组行星齿轮组包括沿轴线同轴依次排列、转动设置在行星轮架上的斜齿第一、二、三、四行星齿轮，太阳轮包括沿轴线同轴依次排列、分别与第一、二、三、四行星齿轮外啮合的斜齿第一、二、三、四太阳齿轮；第一、二行星齿轮固定相连，第三、四行星齿轮固定相连，第二、三行星齿轮之间可相对转动；第一、四太阳齿轮固定相连，第二、三太阳齿轮固定相连，固定相连的第一、四太阳齿轮与固定相连的第二、三太阳齿轮同轴相对转动。

上述的外啮合行星齿轮机构，第一行星齿轮或/和第二行星齿轮通过中间构件转动连接在行星轮架上，第三行星齿轮或/和第四行星齿轮通过中间构件转动连接在行星轮架上。优选，第一行星齿轮或/和第二行星齿轮转动连接在行星齿轮轴或行星齿轮轴套上，第三行星齿轮或/和第四行星齿轮转动设置在行星齿轮轴或行星齿轮轴套上；行星齿轮轴或行星齿轮轴套与行星轮架固定连接，中间构件包括行星齿轮轴或行星齿轮轴套。

上述的外啮合行星齿轮机构，第一、二太阳齿轮之间以及第三、四太阳齿轮之间可相互转动。

本专利的有益效果：这样，各行星齿轮受力均较小，使齿面微观变形小，行星齿轮的齿在入出啮合时摩擦力减小，传动效率较高。同时，行星齿轮的轴向合力基本为零，无需设计较大的轴承支撑行星齿轮轴或者行星齿轮轴套。

附图说明

图1是实施例1的示意图；

图2是实施例1中的行星齿轮受力原理图；

图3是实施例2的示意图；

图4是实施例2中的行星齿轮受力原理图；

图5是实施例3的示意图。

图中，第一行星齿轮11、第二行星齿轮12、第三行星齿轮13、第四行星齿轮14、行星齿轮连接管15、

第一太阳齿轮21、第二太阳齿轮22、第三太阳齿轮23、第四太阳齿轮24、太阳齿轮连接管25、

行星轮架3、行星齿轮轴4、轴向转动支撑5、行星齿轮轴套6。

具体实施方式

实施例1：

参见图1、2所示的高传动效率的外啮合行星齿轮机构，包括行星轮架、太阳轮、至少一组行星齿轮组，每组行星齿轮组包括沿轴线同轴依次排列、转动设置在行星轮架3上的斜齿第一行星齿轮11、第二行星齿轮12、第三行星齿轮13、第四行星齿轮14，轴向相邻的两个行星齿轮的轮齿螺旋方向相反（例如，第一行星齿轮11和第三行星齿轮13的轮齿右旋、第二行星齿轮12和第四行星齿轮14的轮齿左旋）；太阳轮包括沿轴线同轴依次排列的斜齿第一太阳齿轮21、第二太阳齿轮22、第三太阳齿轮23、第四太阳齿轮24，第一行星齿轮11、第二行星齿轮12、第三行星齿轮13、第四行星齿轮14分别与第一太阳齿轮21、第二太阳齿轮22、第三太阳齿轮23、第四太阳齿轮24外啮合。

第一行星齿轮11、第四行星齿轮14均固定连接在行星齿轮轴4上。行星齿轮轴4的两端通过轴承转动设置在行星轮架3上。也就是说，第一行星齿轮11、第四行星齿轮14均通过包括行星齿轮轴4、行星齿轮轴4两端的轴承等中间构件转动连接在行星轮架上。行星齿轮轴4作为连接构件将第一行星齿轮与四行星齿轮固定连接。

第二行星齿轮12、第三行星齿轮13均固定在行星齿轮连接管15上，行星齿轮连接管15通过轴承转动设置在行星齿轮轴4上。第一行星齿轮11、第二行星齿轮12之间以及第三行星齿轮13、第四行星齿轮14之间均设置轴向转动支撑（如推力轴承）5。当然，第一行星齿轮11与第二行星齿轮12之间、第三行星齿轮13与第四行星齿轮14之间也可以不设置轴向转动支撑5，只要第一行星齿轮11与第二行星齿轮12能够绕行星齿轮轴的轴线相对转动，第三行星齿轮13与第四行星齿轮14能够绕行星齿轮轴的轴线相对转动即可。

第一太阳齿轮21、第二太阳齿轮22固定相连，第三太阳齿轮23、第四太阳齿轮24固定相连，行星轮架3、固定相连的第一太阳齿轮和第二太阳齿轮、固定相连的第三太阳齿轮和第四太阳齿轮均可以同轴相对转动（使用时，这三个部件中的其中一个固定，另外两个部件同轴转动。例如，固定相连的第三太阳齿轮和第四太阳齿轮固定不动，行星轮架3作为输入部件，固定相连的第一太阳齿轮21和第二太阳齿轮22作为输出部件，相对于输入部件同轴转动）。

第二太阳齿轮22、第三太阳齿轮23之间设置轴向转动支撑（如推力轴承）5。当然，第二太阳齿轮22与第三太阳齿轮23之间也可以不设置轴向转动支撑5，只要第二太阳齿轮22与第三太阳齿轮23能够绕它们同轴的轴线相对转动即可。

当行星轮架3作为输入部件，固定相连的第一太阳齿轮21和第二太阳齿轮22作为输出部件时，参见图2，如果第一行星齿轮11的左侧齿面受到法向力为F1，则法向力F1的轴向分力Z1向下，周向分力Q1向右；同时，第二行星齿轮12的左侧齿面受到法向力为F2，则法向力F2的轴向分力Z2向上，周向分力Q2向右；第三行星齿轮13的右侧齿面受到法向力为F3，则法向力F3的轴向分力Z3向上，周向分力Q3向左（与第一行星齿轮11的受力方向相反），第四行星齿轮14的右侧齿面受到法向力为F4，则法向力F4的轴向分力Z4向下，周向分力Q4向右（与第二行星齿轮12的受力方向相反）。

轴向分力Z1、Z2、Z3、Z4基本相等，故行星齿轮轴4轴向的合力基本为零。法向力F1有助于法向力F4减小，法向力F2有助于法向力F3减小，这样，各行星齿轮受力均较小，使齿面微观变形小，行星齿轮的齿在入出啮合时摩擦力减小，传动效率较高。

实施例2：

参见图3、4所示，实施例2与实施例1的主要不同点在于：

第一行星齿轮11、第二行星齿轮12固定相连，并通过轴承转动设置在行星齿轮轴4上。第三行星齿轮13、第四行星齿轮14固定相连，并通过轴承转动设置在行星齿轮轴4上。行星齿轮轴4的两端固定连接在行星轮架3上。也就是说，固定相连第一行星齿轮11和第二行星齿轮12通过行星齿轮轴4、行星齿轮轴4与第一行星齿轮11和第二行星齿轮12之间的轴承等中间构件转动连接在行星轮架3上；固定相连第三行星齿轮13和第四行星齿轮14通过行星齿轮轴4、行星齿轮轴4与第三行星齿轮13和第四行星齿轮14之间的轴承等中间构件转动连接在行星轮架3上。

第二行星齿轮12、第三行星齿轮13之间设置轴向转动支撑（如推力轴承）5。当然，第二行星齿轮12与第三行星齿轮13之间也可以不设置轴向转动支撑5，只要第二行星齿轮12与第三行星齿轮13能够绕行星齿轮轴的轴线相对转动即可。

第一太阳齿轮21、第四太阳齿轮24固定相连，第二太阳齿轮22、第三太阳齿轮23固定相连，行星轮架3、固定相连的第一太阳齿轮和第四太阳齿轮、固定相连的第二太阳齿轮和第三太阳齿轮均可以同轴相对转动（使用时，这三个部件中的其中一个部件固定，另外两个部件同轴转动。例如，固定相连的第一太阳齿轮和第四太阳齿轮固定不动，行星轮架3作为输入部件，固定相连的第二太阳齿轮22和第三太阳齿轮23作为输出部件件，相对于输入部件同轴转动）。

第一太阳齿轮21与第二太阳齿轮22之间、第三太阳齿轮23与第四太阳齿轮24之间均设置轴向转动支撑（如推力轴承）5。当然，第一太阳齿轮21与第二太阳齿轮22之间、第三太阳齿轮23与第四太阳齿轮24之间也可以不设置轴向转动支撑5，只要第一太阳齿轮21与第二太阳齿轮22能够绕它们同轴的轴线相对转动，第三太阳齿轮23与第四太阳齿轮24能够绕它们同轴的轴线相对转动即可。

固定相连的第二太阳齿轮22和第三太阳齿轮23通过轴承转动设置在太阳齿轮连接管25的外周，太阳齿轮连接管25把第一太阳齿轮21与第四太阳齿轮24固定相连（太阳齿轮连接管25也可看作的第一太阳齿轮21或者第四太阳齿轮24的一部分）。

当行星轮架3作为输入部件，固定相连的第三太阳齿轮23和第二太阳齿轮22作为输出部件时，参见图4，如果第一行星齿轮11的左侧齿面受到法向力为F1，则法向力F1的轴向分力Z1向下，周向分力Q1向右；同时，第二行星齿轮12的右侧齿面受到法向力为F2，则法向力F2的轴向分力Z2向下，周向分力Q2向左；第三行星齿轮13的右侧齿面受到法向力为F3，则法向力F3的轴向分力Z3向上，周向分力Q3向左（与第一行星齿轮11的受力方向相反），第四行星齿轮14的左侧齿面受到法向力为F4，则法向力F4的轴向分力Z4向上，周向分力Q4向右（与第二行星齿轮12的受力方向相反）。

轴向分力Z1、Z2、Z3、Z4基本相等，故行星齿轮轴4轴向的合力基本为零。法向力F1有助于法向力F2减小，法向力F3有助于法向力F4减小，这样，各行星齿轮受力均较小，使齿面微观变形小，行星齿轮的齿在入出啮合时摩擦力减小，传动效率较高。

实施例3：

参见图5所示，实施例3与实施例1的主要不同点在于：

第一行星齿轮11、第四行星齿轮14均固定连接在行星齿轮轴套6上，行星齿轮轴套6通过轴承转动设置在行星齿轮轴4上。行星齿轮轴4的两端固定在行星轮架3上。也就是说，第一行星齿轮11、第四行星齿轮14均通过包括行星齿轮轴套6、行星齿轮轴4、行星齿轮轴套6与行星齿轮轴4之间的轴承等中间构件转动连接在行星轮架上。行星齿轮轴套6作为连接构件将第一行星齿轮与四行星齿轮固定连接。

第二行星齿轮12、第三行星齿轮13均固定在行星齿轮连接管15上，行星齿轮连接管15通过轴承转动设置在行星齿轮轴套6上。第一行星齿轮11、第二行星齿轮12之间以及第三行星齿轮13、第四行星齿轮14之间均设置轴向转动支撑（如推力轴承）5。当然，第一行星齿轮11与第二行星齿轮12之间、第三行星齿轮13与第四行星齿轮14之间也可以不设置轴向转动支撑5，只要第一行星齿轮11与第二行星齿轮12能够绕行星齿轮轴的轴线相对转动，第三行星齿轮13与第四行星齿轮14能够绕行星齿轮轴的轴线相对转动即可。

本专利中，两个齿轮之间的固定连接，不论是两个太阳齿轮之间固定连接，还是两个行星齿轮之间的固定连接，既可以是两个齿轮合二为一为制作在同一个齿轮上，也可以是两个独立的齿轮通过焊接、键、铆接等直接或通过过渡件间接连接。

所述行星齿轮轴和行星轮架的具体结构不影响本专利的权利要求保护范围。

所述的行星齿轮组，至少为一组，也可以是多组，这不影响本专利的权利要求保护范围。

所述的行星齿轮组与行星轮架的具体连接结构不影响本专利的权利要求保护范围。

所述的外啮合行星齿轮机构，既可以是任何两个刚性相连的太阳轮固定，另外两个刚性相连的太阳轮输出，行星轮架输入，也可以是行星轮架固定，任何一个太阳轮组输入，另一个太阳轮组输出，这不影响本专利的权利要求保护范围。

所述的固定连接的行星齿轮之间的具体连接结构，不影响本专利的权利要求保护范围。所述的两组行星齿轮之间转动支撑和轴向支撑的具体结构，不影响本专利的权利要求保护范围。所述的齿轮之间的固定连接，其具体结构不影响本专利的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.高传动效率的外啮合行星齿轮机构，包括行星轮架、太阳轮、至少一组行星齿轮组，其特征是：每组行星齿轮组包括沿轴线同轴依次排列、转动设置在行星轮架上的斜齿第一、二、三、四行星齿轮，轴向相邻的两个行星齿轮的螺旋方向相反；太阳轮包括沿轴线同轴依次排列、分别与第一、二、三、四行星齿轮外啮合的斜齿第一、二、三、四太阳齿轮；第一、四行星齿轮固定相连，第二、三行星齿轮固定相连，第一、二行星齿轮之间以及第三、四行星齿轮之间可相对转动；第一、二太阳齿轮固定相连，第三、四太阳齿轮固定相连，固定相连的第一、二太阳齿轮与固定相连的第三、四太阳齿轮同轴相对转动。

2.如权利要求1所述的外啮合行星齿轮机构，其特征是：第一、四行星齿轮均通过中间构件转动连接在行星轮架上，且第一、四行星齿轮以连接构件相互固定连接；第二行星齿轮或/和第三行星齿轮转动设置在所述的连接构件上。

3.如权利要求2所述的外啮合行星齿轮机构，其特征是：所述中间构件包括行星齿轮轴或行星齿轮轴套，行星齿轮轴或行星齿轮轴套转动连接在行星轮架上，连接构件为行星齿轮轴或行星齿轮轴套，第一、四行星齿轮均固定连接在行星齿轮轴或行星齿轮轴套上。

4.如权利要求1所述的外啮合行星齿轮机构，其特征是：第二、三太阳齿轮之间可自由转动。

5.如权利要求4所述的外啮合行星齿轮机构，其特征是：第二、三太阳齿轮之间设置轴向转动支撑。

6.如权利要求1所述的外啮合行星齿轮机构，其特征是：第一、二行星齿轮之间以及第三、四行星齿轮之间均设置轴向转动支撑。

7.高传动效率的外啮合行星齿轮机构，包括行星轮架、太阳轮、至少一组行星齿轮组，其特征是：每组行星齿轮组包括沿轴线同轴依次排列、转动设置在行星轮架上的斜齿第一、二、三、四行星齿轮，太阳轮包括沿轴线同轴依次排列、分别与第一、二、三、四行星齿轮外啮合的斜齿第一、二、三、四太阳齿轮；第一、二行星齿轮固定相连，第三、四行星齿轮固定相连，第二、三行星齿轮之间可相对转动；第一、四太阳齿轮固定相连，第二、三太阳齿轮固定相连，固定相连的第一、四太阳齿轮与固定相连的第二、三太阳齿轮同轴相对转动。

8.如权利要求7所述的外啮合行星齿轮机构，其特征是：第一行星齿轮或/和第二行星齿轮通过中间构件转动连接在行星轮架上，第三行星齿轮或/和第四行星齿轮通过中间构件转动连接在行星轮架上。

9.如权利要求8所述的外啮合行星齿轮机构，其特征是：第一行星齿轮或/和第二行星齿轮转动连接在行星齿轮轴或行星齿轮轴套上，第三行星齿轮或/和第四行星齿轮转动设置在行星齿轮轴或行星齿轮轴套上；行星齿轮轴或行星齿轮轴套与行星轮架固定连接，中间构件包括行星齿轮轴或行星齿轮轴套。

10.如权利要求7所述的外啮合行星齿轮机构，其特征是：第一、二太阳齿轮之间以及第三、四太阳齿轮之间可相互转动。

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