CN220204606U - 一种微型精密齿轮箱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微型精密齿轮箱结构，包括金属外壳，所述金属外壳为柱形中空结构，还包括用于构成多级装配式传动结构的齿轮机构、用于提升齿轮机构装配精度的垫圈机构以及用于作为齿轮箱端头结构的输出机构，齿轮机构装配在所述金属外壳内部，垫圈机构位于齿轮机构的端部，输出机构对应齿轮机构配置在所述金属外壳的一端，本实用新型的有益效果是结构简单，将传统一体式内齿圈分化为多级式杯状内齿圈结构，可以有效防止齿圈在热处理过程中出现变形现象，提升内齿圈成品精度，并且齿轮机构各部件的接触面均设置了双面镀氮化钛耐磨涂层的同时采用精密间隙配合，减小了齿轮箱的系统摩擦阻力，提高了齿轮箱的动力传输效率以及使用寿命。

Description

一种微型精密齿轮箱结构

技术领域

本实用新型涉及微型齿轮箱技术领域，尤其是涉及一种微型精密齿轮箱结构。

背景技术

在现有技术中，采用塑胶材质和注塑工艺制作而成的微型齿轮箱具有重量轻、体积小、传动比大等优点，体积小、减速比高的微型齿轮箱的使用越来越广泛，诸如电子门锁、通讯设备、精密仪表、医疗器械、智能家居等，齿轮箱的结构从上至下普遍分为上盖板、与上盖板连接的中间壳体、与中间壳体连接的下盖板，所述上盖板、中间壳体、下盖板构成收容多级齿轮组合的内腔，齿轮箱的作用非常重要，可以用来变速、改变速度传动方向及传递转矩等。传统的齿轮箱均通过内部的齿轮传动组件将电机的转动通过输出轴进行传动和输出，为了满足智能设备和可穿戴设备对微型齿轮箱小型化、轻量化的要求，齿轮箱的外壳壁厚不断减小，直径不断减小，对齿轮箱的传动精度要求也提高。

目前市场上的同类产品的缺点在于，齿轮箱的内齿圈与齿轮箱外壳一体化，薄壁的内齿圈外壳结构采用齿轮常用的低合金结构钢制造，在取得齿轮需要的表面硬度的渗碳热处理过程种，外壳(内齿圈)容易产生热处理变形，影响微型齿轮箱的配合精度，有时升至是装配不成功，或者在使用的过程种抱紧失去齿轮箱的减速功能，造成使用主机或者系统的运转失灵。微型齿轮箱外壳的生产一般使用MIM工艺，PM工艺和机械加工而成，由于较大的长径比、超薄的壁厚以及空心杯结构，造成热处理不可避免的翘曲和不可恢复的变形，影响齿轮箱结构的稳定性。

申请号为：202122601473.5的中国实用新型专利公开了一种微型电机齿轮箱结构，其技术方案要点是包括齿轮箱体和传动轴，通过设置的底板能够为四个连接板提供固定场所，通过设置的连接板与齿轮箱体外侧面固定连接能够保证四个连接板固定的牢靠性，通过设置的第一螺纹孔操作人员能够利用螺栓将底板固定在安装台面上，以使传动轴中心轴线垂直与工作台面，通过设置的第二螺纹孔和第三螺纹孔操作人员能够利用螺栓穿过第二螺纹孔或第三螺纹孔将连接板固定在安装台面上。然而该种微型电机齿轮箱结构采用一体式内齿圈结构，其多级行星齿轮共用一个长度壁厚比很大的内齿圈，齿圈在热处理过程中容易出现变形现象，具有较大的热处理变形问题，降低了产品成品率，并且会使齿轮箱各部件的配合精度较差而造成使用失效。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种微型精密齿轮箱结构。

为实现上述目的，本实用新型提出的技术方案是：

一种微型精密齿轮箱结构，包括金属外壳，所述金属外壳为柱形中空结构，还包括用于构成多级装配式传动结构的齿轮机构、用于提升齿轮机构装配精度的垫圈机构以及用于作为齿轮箱端头结构的输出机构，齿轮机构装配在所述金属外壳内部，垫圈机构位于齿轮机构的端部，输出机构对应齿轮机构配置在所述金属外壳的一端。

齿轮机构包括杯状内齿圈以及传动组件，所述杯状内齿圈设置为环形杯状结构且其中部设有通孔，所述杯状内齿圈设置在所述金属外壳的内部且与所述金属外壳贴合设置，传动组件配置在所述杯状内齿圈的内侧。

传动组件包括行星齿轮、行星保持架以及太阳齿轮，所述行星齿轮设有至少两组，至少两组所述行星齿轮均匀间隔布置在所述杯状内齿圈的内侧，所述行星保持架设置在至少两组所述行星齿轮远离所述杯状内齿圈的一侧且所述行星保持架靠近所述行星齿轮的一侧设有限位环，所述行星保持架通过限位环与对应的所述行星齿轮插接，所述太阳齿轮设置在所述行星保持架远离所述行星齿轮的一侧且与所述行星保持架一体成型设置，所述太阳齿轮与下一级所述行星齿轮啮合连接。

所述杯状内齿圈的内侧底部与所述行星齿轮之间以及所述行星保持架与所述行星齿轮之间设有双面镀氮化钛耐磨涂层，所述行星齿轮的内孔为球头盲孔，球头盲孔与带有球头的固定销钉之间精密间隙配合，所述行星齿轮的端面与所述行星保持架之间具有微小间隙。

垫圈机构包括高度垫圈以及镀钛金减磨垫圈，所述高度垫圈设置在所述金属外壳内部且与所述金属外壳贴合设置，所述高度垫圈布置在所述杯状内齿圈靠近所述行星保持架的一侧且位于所述行星保持架的外侧，所述镀钛金减磨垫圈配置在所述高度垫圈远离所述杯状内齿圈的一侧且与所述高度垫圈贴合设置，所述高度垫圈以及所述镀钛金减磨垫圈均与所述行星保持架之间留有间隙。

齿轮机构以及垫圈机构设有若干组，若干组齿轮机构以及若干组垫圈机构并排相邻布置在所述金属外壳的内部，若干组齿轮机构依次首尾相连布置。

输出机构包括输出固定架、输出轴以及封头组件，所述输出固定架对应所述行星齿轮设置在所述金属外壳的一端内侧且与对应的所述行星齿轮插接，所述输出轴设置在所述输出固定架的中部且其一端与所述输出固定架紧密过盈配合，封头组件对应所述输出轴位于所述金属外壳的一端。

封头组件包括含油轴承、轴承卡环以及变速箱封头，所述含油轴承设置在所述输出轴的中部且与所述输出轴套接，所述轴承卡环对应所述含油轴承设置在所述输出轴的中部且与所述输出轴卡接，所述轴承卡环位于所述含油轴承远离所述输出固定架的一侧且与所述含油轴承贴合设置，所述变速箱封头设置在所述含油轴承的外侧且与所述含油轴承压合，所述变速箱封头设置在所述金属外壳的一端内部且通过螺钉与所述金属外壳固定连接，所述含油轴承通过所述变速箱封头装配在所述金属外壳的一端内部。

还包括马达齿轮以及变速箱封壳，所述马达齿轮设置在远离所述输出轴的齿轮机构的一侧且与对应的所述行星齿轮啮合连接，所述变速箱封壳设置在所述金属外壳远离所述输出轴的一端。

所述金属外壳内壁设有圆弧状止转槽，所述金属外壳采用铝合金或者表面电镀防锈层的低合金钢制成，所述行星齿轮、所述太阳齿轮以及所述马达齿轮均采用低碳底合金齿轮钢制成。

本实用新型的有益效果是：

结构简单，将传统一体式内齿圈分化为多级式杯状内齿圈结构，可以有效防止齿圈在热处理过程中出现变形现象，提升内齿圈成品精度，并且齿轮机构各部件的接触面均设置了双面镀氮化钛耐磨涂层，减小了齿轮箱的系统摩擦阻力，提高了齿轮箱的动力传输效率以及使用寿命，并且齿轮机构各部件之间为精密间隙配合，不发生摩擦，减小了体系的摩擦面，进一步提高了减速机的动力传输效率。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型齿轮机构与垫圈机构配合示意图；

图3是本实用新型工作状态示意图。

图中：1、金属外壳；2、杯状内齿圈；3、行星齿轮；4、行星保持架；5、太阳齿轮；6、高度垫圈；7、镀钛金减磨垫圈；8、输出固定架；9、输出轴；10、含油轴承；11、轴承卡环；12、变速箱封头；13、马达齿轮；14、变速箱封壳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述，

一种微型精密齿轮箱结构，包括金属外壳1，金属外壳1为柱形中空结构，还包括用于构成多级装配式传动结构的齿轮机构、用于提升齿轮机构装配精度的垫圈机构以及用于作为齿轮箱端头结构的输出机构，齿轮机构装配在金属外壳1内部，垫圈机构位于齿轮机构的端部，输出机构对应齿轮机构配置在金属外壳1的一端，本实用新型整体结构示意图如图1所示。

齿轮机构包括杯状内齿圈2以及传动组件，杯状内齿圈2设置为环形杯状结构且其中部设有通孔，杯状内齿圈2设置在金属外壳1的内部且与金属外壳1贴合设置，传动组件配置在杯状内齿圈2的内侧，齿轮机构通过杯状内齿圈2以及传动组件配合，构成齿轮箱的多级装配式传动结构，其中，杯状内齿圈2用于为行星齿轮3提供安装支撑，本技术方案中的杯状内齿圈2为带底杯状齿圈结构，将用于传动的一体化内齿圈分割为多级独立式带底杯状内齿圈2，其底圈结构在热处理过程中阻碍了齿圈的热处理变形，可以最大限度地减小热处理变形问题，将内齿圈成品的精度提高了一个数量级，由0.01-0.1毫米级别提高到了0.001-0.03毫米级别，传动组件用于作为齿轮箱的传动结构，本实用新型齿轮机构与垫圈机构配合示意图如图2所示。

传动组件包括行星齿轮3、行星保持架4以及太阳齿轮5，行星齿轮3设有至少两组，至少两组行星齿轮3均匀间隔布置在杯状内齿圈2的内侧，行星保持架4设置在至少两组行星齿轮3远离杯状内齿圈2的一侧且行星保持架4靠近行星齿轮3的一侧设有限位环，行星保持架4通过限位环与对应的行星齿轮3插接，太阳齿轮5设置在行星保持架4远离行星齿轮3的一侧且与行星保持架4一体成型设置，太阳齿轮5与下一级行星齿轮3啮合连接，传动组件通过行星齿轮3、行星保持架4以及太阳齿轮5配合，构成齿轮箱的传动结构，其中，行星齿轮3用于与太阳齿轮5配合以实现传动，行星保持架4用于为行星齿轮3提供安装支撑并对行星齿轮3的运行轨迹进行限位，太阳齿轮5用于与行星齿轮3共同构成调整齿轮箱输出转速的传动结构，从而实现齿轮箱的减速功能。

杯状内齿圈2的内侧底部与行星齿轮3之间以及行星保持架4与行星齿轮3之间设有双面镀氮化钛耐磨涂层，行星齿轮3的内孔为球头盲孔，球头盲孔与带有球头的固定销钉之间精密间隙配合，行星齿轮3的端面与行星保持架4之间具有微小间隙，其中，双面镀氮化钛耐磨涂层可以减小齿轮箱体系的系统摩擦阻力，提高齿轮箱的动力传输效率以及使用寿命，行星齿轮3的端面与行星保持架4之间的微小间隙可以保证工作过程中二者不发生摩擦，减小了体系的摩擦面，进一步提高了齿轮箱的动力传输效率。

垫圈机构包括高度垫圈6以及镀钛金减磨垫圈7，高度垫圈6设置在金属外壳1内部且与金属外壳1贴合设置，高度垫圈6布置在杯状内齿圈2靠近行星保持架4的一侧且位于行星保持架4的外侧，镀钛金减磨垫圈7配置在高度垫圈6远离杯状内齿圈2的一侧且与高度垫圈6贴合设置，高度垫圈6以及镀钛金减磨垫圈7均与行星保持架4之间留有间隙，垫圈机构通过高度垫圈6以及镀钛金减磨垫圈7配合，提升齿轮机构与金属外壳1的装配精度，其中，高度垫圈6用于作为行星保持架4外侧的垫圈结构以与杯状内齿圈2配合构成齿圈结构，镀钛金减磨垫圈7用于与高度垫圈6配合构成垫圈结构以提升齿轮机构与金属外壳1的装配精度。

齿轮机构以及垫圈机构设有若干组，若干组齿轮机构以及若干组垫圈机构并排相邻布置在金属外壳1的内部，若干组齿轮机构依次首尾相连布置，其中，本技术方案中齿轮机构以及垫圈机构均设有四组，齿轮机构以及垫圈机构的数量可根据实际情况以及使用需求进行适应性调整。

输出机构包括输出固定架8、输出轴9以及封头组件，输出固定架8对应行星齿轮3设置在金属外壳1的一端内侧且与对应的行星齿轮3插接，输出轴9设置在输出固定架8的中部且其一端与输出固定架8紧密过盈配合，封头组件对应输出轴9位于金属外壳1的一端，输出机构通过输出固定架8、输出轴9以及封头组件配合，作为齿轮箱的输出结构，其中，输出固定架8用于为输出轴9提供安装支撑，输出轴9用于在输出固定架8以及封头组件的作用下装配在金属外壳1的一端以构成齿轮箱的输出结构，封头组件用于将输出轴9装配在金属外壳1的一端，本实用新型工作状态示意图如图3所示。

封头组件包括含油轴承10、轴承卡环11以及变速箱封头12，含油轴承10设置在输出轴9的中部且与输出轴9套接，轴承卡环11对应含油轴承10设置在输出轴9的中部且与输出轴9卡接，轴承卡环11位于含油轴承10远离输出固定架8的一侧且与含油轴承10贴合设置，变速箱封头12设置在含油轴承10的外侧且与含油轴承10压合，变速箱封头12设置在金属外壳1的一端内部且通过螺钉与金属外壳1固定连接，含油轴承10通过变速箱封头12装配在金属外壳1的一端内部，封头组件通过含油轴承10、轴承卡环11以及变速箱封头12配合，构成齿轮箱上的封头结构，从而将输出轴9装配在金属外壳1的端部，其中，含油轴承10用于为输出轴9提供转动支撑，轴承卡环11用于对含油轴承10进行限位，变速箱封头12用于配合含油轴承10以将输出轴9装配在金属外壳1的端部。

还包括马达齿轮13以及变速箱封壳14，马达齿轮13设置在远离输出轴9的齿轮机构的一侧且与对应的行星齿轮3啮合连接，变速箱封壳14设置在金属外壳1远离输出轴9的一端，其中，马达齿轮13用于固定在电机的电机轴上以作为电机与齿轮箱之间的传动结构，变速箱封壳14用于为电机提供安装支撑，可通过螺钉将电机固定在变速箱封壳14上以实现其与金属外壳1的安装连接。

金属外壳1内壁设有圆弧状止转槽，金属外壳1采用铝合金或者表面电镀防锈层的低合金钢制成，行星齿轮3、太阳齿轮5以及马达齿轮13均采用低碳底合金齿轮钢制成，其中，齿轮结构采用低碳底合金齿轮钢减小了热处理变形的问题，同时提高了微型齿轮副的寿命可使用可靠性。

其中，行星齿轮3与输出固定架8上的圆头销钉内孔和球面精密间隙配合。

工作原理：

通过多级独立式杯状内齿圈2结构代替传统齿轮箱中的一体式内齿圈，杯状内齿圈2的底圈在热处理时阻碍了齿圈的热处理变形，由多级共用一个长度壁厚比很大的内齿圈变为每级一个的杯状内齿圈2，减小了热处理变形问题，将内齿圈成品的精度提高了一个数量级，由0.01-0.1毫米级别(直径10毫米以内)提高到了0.001-0.03毫米的级别，并且在杯状内齿圈2的底部与行星齿轮3之间以及在行星齿轮3架与对应的接触面之间使用双面镀氮化钛耐磨减磨层，减小了齿轮箱体系的系统摩擦阻力，提高了齿轮箱的动力传输效率和使用寿命，其行星齿轮3的内孔为球头盲孔，与带有球头的固定销钉之间为精密间隙配合，行星齿轮3的端面与行星保持架4之间具有微小间隙，二者不发生摩擦，减小了体系的摩擦面，提高了齿轮箱的动力传输效率，此外，组合式垫圈结构，可以有效提升齿轮机构与金属外壳1之间的装配精度。

本实用新型的有益效果是结构简单，将传统一体式内齿圈分化为多级式杯状内齿圈结构，可以有效防止齿圈在热处理过程中出现变形现象，提升内齿圈成品精度，并且齿轮机构各部件的接触面均设置了双面镀氮化钛耐磨涂层，减小了齿轮箱的系统摩擦阻力，提高了齿轮箱的动力传输效率以及使用寿命，并且齿轮机构各部件之间为精密间隙配合，不发生摩擦，减小了体系的摩擦面，进一步提高了减速机的动力传输效率。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种微型精密齿轮箱结构，包括金属外壳(1)，所述金属外壳(1)为柱形中空结构，其特征在于，还包括用于构成多级装配式传动结构的齿轮机构、用于提升齿轮机构装配精度的垫圈机构以及用于作为齿轮箱端头结构的输出机构，齿轮机构装配在所述金属外壳(1)内部，垫圈机构位于齿轮机构的端部，输出机构对应齿轮机构配置在所述金属外壳(1)的一端。

2.如权利要求1所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，齿轮机构包括杯状内齿圈(2)以及传动组件，所述杯状内齿圈(2)设置为环形杯状结构且其中部设有通孔，所述杯状内齿圈(2)设置在所述金属外壳(1)的内部且与所述金属外壳(1)贴合设置，传动组件配置在所述杯状内齿圈(2)的内侧。

3.如权利要求2所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，传动组件包括行星齿轮(3)、行星保持架(4)以及太阳齿轮(5)，所述行星齿轮(3)设有至少两组，至少两组所述行星齿轮(3)均匀间隔布置在所述杯状内齿圈(2)的内侧，所述行星保持架(4)设置在至少两组所述行星齿轮(3)远离所述杯状内齿圈(2)的一侧且所述行星保持架(4)靠近所述行星齿轮(3)的一侧设有限位环，所述行星保持架(4)通过限位环与对应的所述行星齿轮(3)插接，所述太阳齿轮(5)设置在所述行星保持架(4)远离所述行星齿轮(3)的一侧且与所述行星保持架(4)一体成型设置，所述太阳齿轮(5)与下一级所述行星齿轮(3)啮合连接。

4.如权利要求3所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，所述杯状内齿圈(2)的内侧底部与所述行星齿轮(3)之间以及所述行星保持架(4)与所述行星齿轮(3)之间设有双面镀氮化钛耐磨涂层，所述行星齿轮(3)的内孔为球头盲孔，球头盲孔与带有球头的固定销钉之间精密间隙配合，所述行星齿轮(3)的端面与所述行星保持架(4)之间具有微小间隙。

5.如权利要求4所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，垫圈机构包括高度垫圈(6)以及镀钛金减磨垫圈(7)，所述高度垫圈(6)设置在所述金属外壳(1)内部且与所述金属外壳(1)贴合设置，所述高度垫圈(6)布置在所述杯状内齿圈(2)靠近所述行星保持架(4)的一侧且位于所述行星保持架(4)的外侧，所述镀钛金减磨垫圈(7)配置在所述高度垫圈(6)远离所述杯状内齿圈(2)的一侧且与所述高度垫圈(6)贴合设置，所述高度垫圈(6)以及所述镀钛金减磨垫圈(7)均与所述行星保持架(4)之间留有间隙。

6.如权利要求5所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，齿轮机构以及垫圈机构设有若干组，若干组齿轮机构以及若干组垫圈机构并排相邻布置在所述金属外壳(1)的内部，若干组齿轮机构依次首尾相连布置。

7.如权利要求6所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，输出机构包括输出固定架(8)、输出轴(9)以及封头组件，所述输出固定架(8)对应所述行星齿轮(3)设置在所述金属外壳(1)的一端内侧且与对应的所述行星齿轮(3)插接，所述输出轴(9)设置在所述输出固定架(8)的中部且其一端与所述输出固定架(8)紧密过盈配合，封头组件对应所述输出轴(9)位于所述金属外壳(1)的一端。

8.如权利要求7所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，封头组件包括含油轴承(10)、轴承卡环(11)以及变速箱封头(12)，所述含油轴承(10)设置在所述输出轴(9)的中部且与所述输出轴(9)套接，所述轴承卡环(11)对应所述含油轴承(10)设置在所述输出轴(9)的中部且与所述输出轴(9)卡接，所述轴承卡环(11)位于所述含油轴承(10)远离所述输出固定架(8)的一侧且与所述含油轴承(10)贴合设置，所述变速箱封头(12)设置在所述含油轴承(10)的外侧且与所述含油轴承(10)压合，所述变速箱封头(12)设置在所述金属外壳(1)的一端内部且通过螺钉与所述金属外壳(1)固定连接，所述含油轴承(10)通过所述变速箱封头(12)装配在所述金属外壳(1)的一端内部。

9.如权利要求8所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，还包括马达齿轮(13)以及变速箱封壳(14)，所述马达齿轮(13)设置在远离所述输出轴(9)的齿轮机构的一侧且与对应的所述行星齿轮(3)啮合连接，所述变速箱封壳(14)设置在所述金属外壳(1)远离所述输出轴(9)的一端。

10.如权利要求9所述的一种微型精密齿轮箱结构，其特征在于，所述金属外壳(1)内壁设有圆弧状止转槽，所述金属外壳(1)采用铝合金或者表面电镀防锈层的低合金钢制成，所述行星齿轮(3)、所述太阳齿轮(5)以及所述马达齿轮(13)均采用低碳底合金齿轮钢制成。