CN85105095A - 非对称性行星齿轮装置 - Google Patents

Abstract

所有的齿轮在其两侧都有不对称的边侧圆柱体部分。边侧圆柱体相互接触并相挨滚动。一个行星齿轮有第一行星圆盘，第二行星圆盘以及行星齿轮环。第一行星圆盘有一小于齿根圆的小圆盘部分。第二行星圆盘有一大于齿顶圆的大圆盘部分。外层的内齿轮有一齿轮部分，一个小于齿顶圆的小圆筒部分，和一个大于齿根圆的大圆筒部分。中心齿轮有一中心齿轮部分，一个大于齿顶圆的大圆柱体部分，和一个小于齿根圆的小圆柱体部分。

中心齿轮的后插入是可能的。且防止了中心齿轮的不规则装配。

Description

本发明有关作为减速器或加速器而具有广泛应用领域的行星齿轮装置。

由于一个行星齿轮装置在中心齿轮和行星齿轮之间，或是在行星齿轮和外层的齿轮之间有许多啮合点，所以要在同一时间均衡作用在所有啮合点上的力是困难的。提高加工精度也常常得不到好结果。

齿轮的啮合深度过大产生很严重的噪音和振动，从而导致能量的大量损失。

有这样的行星齿轮装置，它具有同轴固定在齿轮上以防止齿轮啮合深度过大的节圆盘和节圆环。

在具有固定于齿轮侧边的节圆盘或节圆环的行星齿轮装置中，径向力是由节圆盘或节圆环来传递的。

因此，即使是中心齿轮轴或行星齿轮轴从正常点偏离开一点，这些齿轮也不会与其它齿轮过深地啮合。

要确定啮合点的齿轮之间的齿间隙量是困难的。为了避免确定最佳齿间隙量的困难，有些发明推荐具有节圆直径的侧边摩擦滚轮，环或盘来传递它们之间存在的径向力。

这些发明是关于普通齿轮的改进，其改进是在齿轮的一侧或两侧同轴地安装侧边节圆盘或节圆环。

这种节圆滚轮作为机构的整体比常规的机构大而且比较重，因此制造成本高。

另外还有采用弹性材料如橡胶制成的行星摩擦滚轮，但由于齿轮在啮合之间发生许多滑动，所以摩擦滚轮不能传递大的扭矩，而且经常地重复收缩和膨胀容易磨损滚轮。以致打滑产生摩擦热。

还有人提出：一个行星齿轮由一个薄的环状齿轮和两个支撑环状齿轮的节圆盘组成。该薄的环状齿轮容易变形。节圆盘有用来支撑环状齿轮内表面的内衬。由于力的作用，齿轮环容易在齿根部产生局部变形。因此在行星齿轮上的传递扭矩彼此不同，齿根的变形量也与正比于这种传递扭矩差而有所不同。该扭矩差引起作用在中心齿轮上的异常的径向力。该径向力将导致行星齿轮和中心齿轮之间的过量啮合，该过量啮合将招致行星齿轮系的低传动效率、高噪音和剧烈震动。

其次，人们知道由齿轮间的足够的齿间隙来均衡在任何时候作用在任何行星齿轮上的任何传递扭矩是最理想的。考虑到对齿轮啮合点的改进，采用节圆盘或节圆环型的行星齿轮装置问题，假如节圆盘和节圆环是准确无误的圆，则节圆盘总能与节圆环接触。

实际上从严格意义上来说节圆盘和节圆环不能是准确的圆。所有齿轮的生产都伴随着误差。通常，节圆环的内径应该比节圆的理论直径略大一些，节圆盘的外径应该比节圆的理论直径略小一些。

实际上分配了制造的允许误差以便使节圆盘与节圆环分离开一个相当明显的间隙。

因此，安装在外层内齿轮两侧的节圆环不总与安装在行星齿轮两侧的节圆盘接触。与其说它们接触的时间是较短的，不如说它们是分离的。

在特殊情况下它们将相互接触，例如：节圆环不是个准确的圆而是类似于椭圆，并且行星齿轮是转位到椭圆形节圆环的短轴区域。又如强大的离心力迫使节圆盘推向节圆环。又如行星齿轮装置被安装在一个垂直平面里，在中心齿轮和中心齿轮轴之间存在一些间隙，最低位置的行星齿轮的节圆盘由于系杆的重量将与节圆环相接触。

但是，由于分配给盘和环的负尺寸公差，在通常情况下节圆盘是与节圆环分离的。

然而，盘与环在它们的齿顶圆和齿根圆上的接触是更可取的，而不是在它们的节圆上。正如前面所提到的，盘和环由于它们的负尺寸公差是不能总相互接触的。它们几乎在任何时间都分离着。盘和环的实际上的分离将极大地减少线速度相等的重要性。

节圆盘或节圆环使行星齿轮不致沿轴向滑出外层的内齿轮。然而与节圆环或节圆盘的侧边接触的仅仅是具有一个模数高度的狭窄的齿顶。由于与节圆环或节圆盘的接触使狭窄的齿顶倾向于被磨损。这是节圆环，节圆盘类型的缺点。另一个缺点是不足以传递轴向推力。

进而，有一种新颖的行星齿轮装置，其中行星边侧圆盘有大于行星齿轮齿顶圆的外侧直径，并且外侧边圆筒体有大于外层内齿轮齿根圆的内直径（日本专利申请号193113/81，日本专利保留公开号94656/83，公开登载于1983年6月4日）。

这种行星齿轮系由于外层内齿轮可以做成一体，因此具有减少必要部件的数目的优点。为了简单起见，尽管这种改进的行星齿轮装置包含带有齿顶圆的行星边侧圆盘和带有齿根圆的外侧圆筒部件，我们称它为“齿-顶-盘”型。

为了与简单定义相一致起见。从现在起节圆盘，节圆环型将被称作“节圆型”。在节圆型中，外层的内齿轮由一个齿轮环和两个侧边节圆环组成。由于节圆环的内直径是与齿轮的节圆相等，所以环必须作为一个单独的部件来加工。

与此相反，在最新提出的“齿-顶-盘”型中，外层的内齿轮是一个由齿轮部分和两个边侧圆筒部分组成的单一部件。因为边侧的圆筒部分的内径大于齿根圆，故边侧圆筒部分的存在不妨碍中间的齿形部分的加工。

节圆型和齿顶盘型的行星齿轮装置都具有一个中心轮，它牢固地安装在中央空间里且被行星圆盘和齿轮环包围。由于中心齿轮的周边是被夹持在行星边侧圆盘之间，所以中心齿轮不能脱离该空间。

不用把一个单独的中心齿轮固定在输入轴的端部，而是可以把中心齿轮直接成形在输入轴的端部。这种类型的输入轴被安全地称为“中心轴”。

这种中心轴总是可以用于常规行星齿轮系的，因为它们没有妨碍中心轴贯穿的圆盘。

然而，在改进的具有边侧圆盘和环的行星齿轮装置中，由于齿轮装置被造成之后，边侧圆盘和圆环的缘故，中心齿轮不能被插入到由行星齿轮包围着的中心位置。这是不方便的。所期望的是在齿轮装置被制造完之后中心轮能够很容易地与行星齿轮啮合或分开。

因此又发明了一种不对称的行星齿轮装置，其行星齿轮具有单侧圆盘（日本专利申请号143466/83，1983年8月5日提出）。该单侧圆盘具有大于行星齿轮齿顶圆的直径。外层的内齿轮具有相应的单侧圆筒体部分，其内径大于齿根圆。中心轴可以从空着的一侧，由被行星齿轮包围着的中心位置上插进或拔出。

然而，这种不对称的行星齿轮装置有个缺点，由于圆盘和圆筒体部分仅仅在齿轮的单侧接触，并且作用在齿轮上的径向力不能被边侧的盘和环充分地抵消，故噪音没被有效的抑制。

于是又发明了另一种不对称的行星齿轮装置，其中每个行星齿轮有两个不对称的边侧圆盘，外层内齿轮有两个不对称的边侧圆筒部分（日本专利申请第106976/84号，1984年5月26日提出）。这是一个有特色的行星齿轮装置。

行星齿轮的一个侧圆盘有一个小于齿根圆的小圆柱体。行星齿轮的另一侧圆盘有一个大于齿顶圆的大圆柱体。中心齿轮或中心轴可以从小的边侧圆盘一侧插入。

与行星齿轮相应，外层内齿轮亦有一个小的边侧圆筒体其内径小于齿顶圆，一个大的边侧圆筒体其内径大于齿根圆内径。由于外层的内齿轮是内齿轮的齿轮，所以其齿根圆大于齿顶圆。

行星齿轮盘的大圆柱体部分与外层内齿轮的大圆筒体部分接触。行星齿轮盘的小圆柱体部分与外层内齿轮的小圆筒体部分接触。

当然，齿轮存在于边侧圆盘之间和边侧圆筒体之间。旋转扭矩完全是由齿轮传递的。

然而，径向力是由边侧圆盘和边侧圆筒体部分来传递的。

由于行星齿轮两侧的圆盘一侧大于节圆，而另一侧小于节圆，所以这两侧的圆盘具有不同的线速度。只有其直径等于节圆的边侧圆盘才具有与齿轮相同的线速度。

然而，根据许多重复试验，发现了这些线速度的差别将导致致命的困难。

在低转速的情况下，线速度的差别对行星齿轮装置的运动几乎没有什么影响。

实际上，在圆盘和齿轮之间，以及圆盘和圆筒体部分之间有相当大的间隙。这些间隙使行星边侧圆盘能够滑动。这种滑动消除了线速度的差别。

边侧圆盘和边侧圆筒体部分之所以是不对称的，其原因就是在行星齿轮装置被装配好之后中心齿轮可以插入和拔出。这将使中心齿轮和输入轴能方便地变更。在中心齿轮直接成形于电机轴或减速齿轮轴端部的特殊情况下，在行星齿轮装置被固定在箱体里之后，中心齿轮亦可以插进其中。

中心齿轮能够插入到由已装配好的行星齿轮装置中的齿轮所包围的空间中去的这种可能性，为了简便起见，简称为“中心齿轮的后插入”。

中心齿轮的后插入在常规的不带边侧圆盘和边侧圆环的齿轮系中，总是可能的。

然而，在其行星齿轮具有节圆盘或齿顶圆盘的改进了的行星齿轮装置中，中心齿轮的后插入变成不可能了。

所创造的不对称行星齿轮装置使中心齿轮的后插入如同常规的行星齿轮系一样。

然而，当行星齿轮装置完全组装好再插入中心齿轮时，一种结构上的不吻合时常发生。这种不吻合是中心轮齿和行星轮齿之间的啮合误差。这样的不吻合也发生在常规的齿轮系中。

在其端部具有一个中心齿轮部分的输入轴被称之为中心轴。由于中心齿轮是不能与轴相分离的，所以中心齿轮是不是可以插入到组装好的行星齿轮系中是一个重要的问题。

我们考虑一个仅仅缺少中心齿轮的组装好的行星齿轮装置。靠行星轴被支承在系杆上的行星齿轮与外层的内齿轮相吻合。行星齿轮的数量是三个或四个。

在通常情况下，由三个或四个行星齿轮包围的空间是能从它的前面看到的。然而，如果为了提高轮齿的润滑性能而在空间里填满润滑脂，那么行星齿轮的齿顶就变得看不见了，因为它们被润滑脂掩藏起来了。

由于三个或四个行星齿轮啮合一个外层的内齿轮，故在所有行星齿轮中间的轮齿相位的相互关系应是确定的。从而，当中心轴被插入到由行星齿轮所包围的中心空间时，中心齿轮被行星齿轮保持在一个适当的轮齿相位关系上，在这种情况下，中心齿轮部分在行星齿轮的齿上平稳地滑动。从现在起我们称这种啮合为“标准配合”。

然而，在两个齿轮啮合状态下存在一些齿间隙。在轴和齿轮的轴孔之间也存在一些间隙。由于齿间隙和轴孔间隙，行星齿轮自由端的轮齿会沿角度方向轻微地错位。假如齿间隙和轴孔间隙是大的，轮齿的最大的角度偏差常常象齿节那么大。在这种情况下，可以发生中心齿轮由于一个齿而配合不良。也就是，中心齿轮的轮齿被插入到一个临近行星齿轮的合适齿谷的那个齿谷中去了。从现在起，我们称这种错误为“错配”。

当然，错配常常发生在“齿轮模数”小的小行星齿轮系中。这里“齿轮模数”或“模数”是一个明确定义的技术术语。这是一个齿轮的基本数值。模数是节圆直径被齿数除所得的系数。

但是，即使是在具有大齿轮模数的大行星齿轮系中，错配操作也时时发生，特别是如果由没有经验的工人装配它们。在错配啮合中，中心齿轮对行星齿轮的错合关系被称为“不规则装配”。

在这种不规则装配情况下，中心齿轮不能平稳地滑动而且工人亦感觉到一些阻力。不顾这种阻力和不平稳性，中心齿轮也能完全插入到被行星齿轮包围的中心空间。当工人在不规则的装配下旋转中心轴时，他会感到不正常的沉重的阻力。

有熟练技术的工人不犯这样一种基本错误，但是没有经验的工人容易在中心齿轮的插入上失败。不规则装配的可能性是小的。尽管这种可能性取决于工人的技能，齿间隙和轴孔间隙量以及齿轮模数，也还大约有百分之一是根据发明者的经验。

虽然可能性是小的，但对于完美化来说不规则装配是这样一种应该被禁止的错误，因为要在装配好以后找出不规则装配的行星齿轮系是困难的。

不规则装配的行星齿轮由于其齿面以很强的力在相互研磨着，所以白白地消耗了许多能量。它的寿命是非常短暂的，例如不足一百小时。这种错配是一种致命缺陷。

假如行星齿轮的数目是四个，则不规则装配的可能性是非常小的。然而，假如行星齿轮的数目是三个，那么不规则装配的可能性是相当大的。特别是当没经验的工人把中心齿轮插入到一个充满润滑脂的由行星齿轮包围的空间时这种可能性发生的频率是很高的。

这个发明的目的之一是阻止行星齿轮装置在结构上不规则装配的发生。

处于不规则装配下的中心齿轮与行星齿轮啮合在邻近正确齿谷的错误齿谷处。不规则装置是一个齿谷的错配。

所以会发生不规则装配的原因是因为一个齿谷的错配不妨碍中心齿轮的插入。

假如错配阻止了中心齿轮插入到由行星齿轮所包围的中间空间去，不规则装配就不会发生了。从现在起称中间空间为“中心齿轮空间”。

一般说来，一个轮齿在其中部高度上由节圆横贯。齿顶和节圆交线之间的距离是一个模数。齿根和节圆交线之间的距离是1.25个模数。这多出的0.25个模数是一个额外的空间，以此防止齿顶不使它去推一个在啮合中的齿轮的齿底。

多出的0.25个模数，齿面的齿间隙和轴与齿轮孔之间的间隙允许中心齿轮进入到中心齿轮空间中去，恰恰也是在不规则装配中。

在不规则装配条件下，中心齿轮的中心点不能与三个或四个行星轴的中心相重和。两个中心相互偏离。中心齿轮的中心简称为“太阳中心”行星轴的中心简称为“行星中心”。

为了防止不规则装配，应给出一种用于检测中心偏差的装置和一种用于在中心偏差情况下阻止中心齿轮插入的装置。

在中心齿轮的两侧装上两个中心圆盘，它们将与行星圆盘接触并在其上滚动。新安装上的中心圆盘将防止不规则装配的发生。

假如错配发生，太阳中心将与行星中心偏离。由于中心的偏离中心圆盘的侧表面与行星圆盘的侧表面相抵触。因此，中心齿轮不能插入到中间空间去。这就表明不规则装配发生了。甚至一个不熟练的工人也知道错配的发生。工人所应该做的是拔出中心齿轮然后重新插入。这是很容易的操作。但是对于防止不规则装配的发生以达到完美境地是足够的。

本发明的目的之一是提供一种不对称的行星齿轮装置，在该齿轮系中不规则装配被完全禁止了。

本发明的另一个目的是提供一种低噪音和低振动的不对称行星齿轮装置。

再者，本发明的目的是提供一种具有高传递效率的不对称行星齿轮装置。

此外，本发明的目的是提供一种具有高减速比的不对称行星齿轮装置。

本发明的不对称行星齿轮装置包括：中心齿轮，行星齿轮，外层的内齿轮以及系杆，其中行星齿轮具有不同直径的边侧圆盘，外层的内齿轮具有不同内径的圆筒体部分，行星边侧圆盘与圆筒体接触并在其上滚动;而且中心齿轮可以在齿轮系装好之后插入进去，该齿轮系的特征在于：中心齿轮具有一个小的边侧圆柱体部分和一个大的边侧圆柱体部分，它们与行星边侧圆盘接触并在其上滚动。

在本发明中，行星齿轮、中心齿轮和外层的内齿轮在其两侧具有边侧圆盘、边侧圆柱体部分和边侧圆筒体部分。然而边侧部分的尺寸是不一样的，这里“边侧部分”包括边侧圆盘，边侧圆柱体部分和边侧圆筒体部分。

对于外齿轮来说，一个边侧部分比齿顶圆大，而另一个边侧部分比齿根圆小。对于内齿轮来说这种关系相反。

提到行星齿轮，一个边侧圆盘小于齿根圆，这个边侧圆盘允许中心齿轮从这一侧“后一插入”。

另一个边侧圆盘大于齿顶圆，那么相应地外层内齿轮的圆筒体部分比齿根圆大。这就使我们能把外层的内齿轮在一整体上制造。尽管外层的内齿轮包括一个齿轮部分和边侧圆筒体部分，它是一个单个部件。

现在阐明本发明行星齿轮系的特点。

在本发明的行星齿轮系中，

（1）一个行星齿轮包括：

（a）一个环状的行星齿轮环。

（b）一个第一行星圆盘，它具有一个直径小于齿根圆的小圆盘部分，一个支承行星齿轮环的内圆柱体部分和一个在圆盘上钻通的轴孔。

（c）一个第二行星圆盘，它具有一个直径大于齿顶圆的大圆柱部分，一个支承行星齿轮环的内圆柱体部分和一个在圆盘上钻通的轴孔。

（2）一个外层内齿轮包括：

（a）与行星齿轮环啮合的齿轮部分。

（b）一个小的边侧圆筒部分其内径小于齿根圆它与第一个行星圆盘的小圆盘部分接触并在其上滚动。

（c）一个大的边侧圆筒部分其内径大于齿顶圆它与第二个行星圆盘的大圆盘部分接触并在其上滚动。

（3）一个中心齿轮包括：

（a）一个与行星齿轮环啮合的中心齿轮部分。

（b）一个大于中心齿轮齿顶圆的边侧大圆柱体部分，它与第一个行星圆盘的小圆盘部分接触并在其上滚动。

（c）一个小于中心齿轮齿根圆的边侧小圆柱体部分，它与第二个行星圆盘的大圆盘部分接触并在其上滚动。

小圆柱体部分和中心齿轮的齿根圆之间的半径差是0～2个模数。

大圆柱体部分和中心齿轮的齿顶圆之间的半径差是0～2个模数。

小圆盘部分和行星齿轮的齿根圆之间的半径差是0～2个模数。

大圆盘部分和行星齿轮的齿顶圆之间的半径差是0～2个模数。

小圆筒部分和外层内齿轮的齿顶圆之间的半径差是0～2个模数。

大圆筒部分和外层内齿轮的齿根圆之间的半径差是0～2个模数。

中心齿轮可以是一个单独的齿轮也可以成形于轴端部的齿轮部分。

图1是本发明行星齿轮系实施例的前视局部剖面图。

图2是同一实施例的后视局部剖面图。

图3是图1中沿线Ⅲ-Ⅲ取的剖面图。

图4是行星齿轮和外层的内齿轮之间啮合的放大剖面图。

图5是第一行星圆盘的立体图。

图6是第二行星圆盘的立体图。

图7是中心轴的侧视图。

图8是中心齿轮和行星齿轮处于不规则装配状态下的示意图。

图9是为说明行星侧圆盘、中心齿轮和外层的内齿轮之间运动情况的示意图。

一个在中心部具有中心齿轮（1）的行星齿轮装置。在本发明的行星齿轮装置中，中心齿轮（1）可以在齿轮系组装好之后插入进去。

在这一点上本发明与下述的先有技术明显地区分开，日本专利公布号17111/79，日本专利保留公开号17244/83和日本专利保留公开号94656/83。

在这些齿轮装置中，应该安放中心齿轮的中心齿轮空间被行星齿轮的边侧圆盘阻塞了故中心齿轮的后插入是不行的。

然而，在本发明中由于行星圆盘的一侧比行星齿轮的齿根圆小，故中心齿轮的后插入是完全允许的。

本发明的行星齿轮系包括：一个中心齿轮（1），三个或四个（在本实施例中是四个）包围中心齿轮（1）并与其啮合的行星齿轮（2），一个包围行星齿轮（2）并与其啮合的外层内齿轮（3），和在旋转对称位置上旋转支承行星齿轮（2）的系杆（4）。

行星轴（5）在系杆（4）上支承着行星齿轮（2）使得齿轮（2）能自由旋转。即行星齿轮轴（5）贯穿行星齿轮孔。行星轴（5）的两端固定在系杆（4）上。

行星齿轮（2）由一个在其外表面上有齿的行星齿轮环（8），一个行星圆盘（6）和一个第二行星圆盘（7）所组成。

三部分不很精确地联接在一起，整体来说行星圆盘（6）和（7）是不一样的。

系杆（4）由一个主系杆圆盘（4a）和一个次系杆圆盘（4b）组成。两个系杆圆盘被牢固地联接在一起。

在主系杆圆盘（4a）的内表面，成形在旋转对称位置上的凸出部分（10），其上有柱销部分（11）。凸出部分（10）处于相邻的两个行星轴（5）之间的中部。

在与此相应的次系杆圆盘（4b）的内表面位置上，做成具有插孔（13）的凸出部分（12）。

两个系杆圆盘（4a）和（4b）是由把主系杆圆盘（4a）上的柱销部分（11）插入到次系杆圆盘（4b）的插孔（13）中去的方法联接起来的。

系杆（4）可以用塑料或金属制成。

在塑料系杆的情况下，两个系杆盘的联接由使用适当的粘结剂来加强。另一方面，由凸出的柱销部分（11）围绕着插孔（13）的超声波焊接来加强。

然而，在此实施例中，系杆盘（4a）和（4b）是用铝铸造生产的。当两个系杆圆盘（4a）和（4b）被联接时，柱销部分（11）从插孔（13）向外伸出。然后，柱销部分（11）的顶端被压扁。被压扁的部分（28）紧固了系杆盘的联接。

当然，系杆盘还可以用钢做。在这种情况下两个系杆圆盘的联接是用联接钢杆，它们的端头被焊接在系杆盘的外表面，另一种方式它们是用铆接来联接的。

在主系杆盘（4a）的外表面中间有一块中间突起部分（14）。

系杆轴孔（15）沿轴线方向贯通中间突起部分（14）被打通。

键槽或花键槽成形于系杆轴孔（15）里。一根输出轴（在减速器的情况下）应被插入到行星轴孔（15）中去。

行星轴固定孔（16）被开孔在相邻的凸出部分（10）或（12）之间的在系杆盘（4a）和（4b）的内表面的中间位置上。行星轴（5）的两端被插进并固定在行星轴固定孔（16）里。

在次系杆盘（4b）的中心有一个开口（17）。通过这个开口（17）中心齿轮可以从齿轮空间插进或拔出。

关于中心齿轮（1），可以是独立的齿轮部分也可以是成形在轴端的齿轮部分。这些图中表示的例子是成形于中心轴（9）端部的中心齿轮。

行星齿轮（2）的节圆（18）用点划线表示。齿根圆（19）小于节圆（18）。

在图3和图4中，空白部分和剖面线部分之间的轮廓表示齿根圆（19）。齿根圆在半径上比节圆小1.25个模数。

相反地齿顶圆（20）在半径上要比节圆大1个模数。

图4是表示中心齿轮（1），行星齿轮（2）和外层内齿轮（3）之间啮合点的放大的剖面图。

正如前面所提到的，行星齿轮（2）是由三部分组成的，即行星齿轮环（8），第一行星圆盘（6）和第二行星圆盘（7）。两个行星圆盘（6）和（7）相互配合支撑在行星齿轮环（8）的内表面。

图5是第一个行星圆盘（6）的立体图。图6是第二个行星圆盘（7）的立体图。

第一个行星圆盘（6）有一个小于行星齿轮的齿根圆（19）的小圆盘部分（22）。内圆柱部分（21）插进行星齿轮环（8）的孔中并且不紧固地支撑着行星齿轮环（8）。

在本实施例中，齿轮环（8）的内表面和内圆柱部分（21）的外表面之间的间隙是在直径上0.18～0.32mm。

第二个行星圆盘（7）有一个大于行星齿轮齿顶圆的大圆盘部分（23）和一个内圆柱体部分（21），内圆柱体部分（21）与在第一个行星圆盘（6）中所起的作用相同。

行星圆盘（6）和（7）具有不同尺寸的圆盘部分。一个比齿根圆小，另一个比齿顶圆大。而其它的尺寸是相同的。在圆盘（6）和（7）上钻了一个轴孔24，通过该孔使行星轴（5）贯穿。

在本实施例中，轴孔（24）和行星轴（5）之间的间隙是0.05～0.118mm。

外层内齿轮（3）是由与行星齿轮的三部分相关的三部分组成。然而在塑性材料的情况下，三部分可以作成一体。

外层内齿轮（3）的中间部分是一个与行星齿轮环（8）啮合的齿轮部分（25）。啮合点有效地位于节圆（18）上。

外层内齿轮（3）的边侧部分是圆筒体部分（26）和（27），它们与行星圆盘（6）和（7）接触并在其上滚动。圆筒部分（26）和（27）的尺寸是不同的。

小的圆筒体部分（26）的内直径小于外层内齿轮的齿顶圆。小圆筒体部分（26）与第一行星圆盘（26）的小圆盘部分（22）接触并在其上滚动。

在本实施例中，小圆筒体部分（26）的尺寸公差是-0.09～+0.2mm。

大的圆筒体部分（27）的内直径大于外层内齿轮的齿根圆。大圆筒体部分（27）与第二行星圆盘（7）的本例中大圆盘部分（23）接触并在其上滚动。

大圆筒体部分（27）的尺寸公差是-0.09～+0.2mm。

轴孔（24）和行星轴（5）之间的半径间隙是大于0.05mm。因此，行星圆盘（6）和（7）的总的错移范围大于0.1mm。因此假如圆筒体部分（26）和（27）的误差是-0.09mm，行星圆盘（6）和（7）的旋转不受外层内齿轮的圆筒体部分（26）和（27）妨碍。

外层内齿轮的其它部分的形状是任选的。在本实施例中长的空心槽（32）和圆孔（33）成形在中心轴（9）存在的一侧。沟槽（31）被成形在外层内齿轮的外层分段表面上。外表面的其它部分是简单的圆柱面。当这个行星齿轮系被固定在一个箱体里时，螺钉将定位于沟槽（31）以阻止外层内齿轮的相对运动。

尽管本实施例中的外层内齿轮（3）是轴向不对称的，完全允许外层的内齿轮象普通的行星齿轮装置一样有对称的外表面。除了圆筒体之外本发明不要求外层内齿轮的不对称性。

关于中心齿轮（1），不仅作单独的齿轮而且成形在中心轴（电机或减速器的输出轴）上的齿轮部分也是适用的。

在任何情况下，中心齿轮必须包括一个中心齿轮部分（35），一个在伸出边侧上的小圆柱部分（37）和一个在相反边侧上的大圆柱部分（36）。

假如中心齿轮成形于中心轴（9）上，轴的直径是任选的。图7显示了一个中心轴其直径小于大圆柱部分（36）的直径。图8显示另一个中心轴，其直径等于大圆柱部分（36）的直径。

甚至截面大于圆柱部分（36）的中心轴也是允许的，尽管它没有在图中表示出。

中心齿轮三个部分的作用将被说明。

中心齿轮（35）将扭矩传递给与之啮合的行星齿轮。

小于中心齿轮齿根圆的小圆柱部分（37）与第二行星圆盘（7）的大圆盘部分（23）的圆周面接触并在其上滚动。

大于中心齿轮齿顶圆的大圆柱部分（36）与第一行星圆盘（6）的小圆盘部分（22）的圆周面接触并在其上滚动。

圆柱部分（36）和（37）将径向力传递给行星圆盘（6）和（7）。这一实情确保中心齿轮的无偏心旋转。

下面对行星边侧圆盘偏离齿轮节圆时的滑动情况进行说明，为便于说明齿轮的动态情况结合附图图9中A、B、C、D四种状态就能清楚了解。

图9中D₁和P₁分别表示外层的内齿轮的节圆直径与行星齿轮的节圆直径。Ωi和Ωp分别表示外层的内齿轮与行星齿轮的角速度。

由于行星齿轮与外层的内齿轮相互啮合，因此外层的内齿轮与行星齿轮的相对线速度必定沿节线相等，即

DiΩi＝Dp·Ωp    （1）

又由于外层的内齿轮与行星齿轮同方向旋转，式（1）中符号则为正。在中心齿轮插入的那一侧，行星齿轮的侧圆盘较小，其外侧的圆柱体部分也较小。

I₁和P₁分别表示外层的内圆筒体表面直径和行星齿轮边侧圆盘（6）的外表面直径。I₁比Di至少小2个模数。P₁比Dp至少小2个模数。则线速度不一样。线速度差△U₁可由下式得出：

△U₁＝I₁Ωi-P₁Ωp （2）

由式（1）得

△U₁＝DiΩi（ (I₁)/(D_i) - (P₁)/(DP) )（3）

令I₁＝D₁-q₁（4）

P₁＝Dp-P₁（5）

q₁和P₁为大于2个模数的正常数时，式（3）变成：

△U₁＝DiΩi（ (P₁)/(D_p) - (q1)/(D_i) )（6）

同样，I₂和P₂分别表示外层内圆筒体表面（27）的直径和行星齿轮在另一侧较大的边侧圆盘（7）的外表面（23）的直径。I₂至少比Di大2个模数。P₂至少比Dp大2个模数。线速度恰好也不同。这个差别存在于相反方向上。线速度差△U₂由下式给出：

△U₂＝I₂Ωi-P₂Ωp （7）

由式（1）：△U₂＝DiΩi（ (I₂)/(D_i) - (P₂)/(D_P) )（8）

令I₂＝Di+q₂（9）

P₂＝Dp+P₂（10）

由式（8），（9）和（10），在相反一侧的速度差为：

△U₂＝DiΩi（ (P₂)/(D_p) - (q₂)/(D_i) )（6）

（11）

由齿数Z和模数m给出节圆半径D

D＝Zm    （12）

这一般是众所周知的关系。P₁，P₂，q₁，q₂为2至4个模数。Dp和Di为齿数Zp、Zi乘以大于此模数的数得到的半径。

这样，速度差与总线速度之比值是小的。

其次，再考虑中心齿轮凸起的轴心部分与行星侧圆盘之间的速度差。

Ds是中心齿轮节圆直径。Ωs表示中心齿轮的相对角速度。因为中心齿轮与行星齿轮相啮合，沿节圆的线速度是相等的。

DsΩs＝-ΩpDp

这里负号表示中心齿轮相对行星齿轮的旋转方向不同。

S₁表示中心齿轮（1）的大圆柱部分的直径，其圆周的线速度也不同，中心齿轮圆柱部分（36）转动较快。

线速度差定义为：

△V₁＝S₁Ωs-P₁Ωp （14）

由式（11），得到：

△V₁＝DsΩs（ (S1)/(Ds) - (P1)/(Dp) ) （15）

S₁至少比Ds大2个模数。然后，令：

S₁＝Ds+r₁（16）

则速度差△V₁变成：

△V₁＝DsΩs（ (r₁)/(D_s) - (P₁)/(D_p) ) （17）

在相反一侧速度差也反号。

S₂表示中心齿轮（1）的小圆柱体部分（37）。S₂至少比Ds小2个模数。令：

S₂＝Ds-r₂（18）

则线速度差△V₂确定为：

△V₂＝S₂Ω₂-P₂Ωp （19）

再写成：△V₂＝-Ω₂Ds（ (r₂)/(D_s) + (P₂)/(D_p) ) （20）

这样就推导出了四个速度差：△U₁，△U₂，△V₁和△V₂。

行星侧圆盘和外层的内圆筒面之间的速度差△U₁和△U₂很小。而行星侧圆盘间的速度△V₁和△V₂相当大。

然而速度的差别不会造成严重困难。部分是由于行星侧圆盘在大多数时间内通过齿轮间隙与中心齿轮分离开，或者说与外层的内圆筒面分离开。行星侧圆盘难以同时与中心齿轮圆柱体部分和外层的内圆筒面相接触。既便能接触也只是随中心齿轮圆柱体部分滑动，或随外层的内圆筒而滑动。

为了说明行星侧圆盘、中心齿轮圆柱体部分以及外层的内圆筒面的四个运动状态，参见附图，图9。

图9A示出了行星边侧圆盘既不与中心圆柱体部分接触，也不与外层的内圆筒面接触。

图9B，示出了行星侧圆盘离开中心圆柱体部分，但却与外层的内圆筒面相接触的情形。这种情况下行星侧圆盘与外层的内圆筒面之间的速度差△U被它们之间的滑动抵消或被行星齿轮环（8）与行星侧圆盘（6）、（7）之间的间隙吸收。

图9C，示出了行星侧圆盘与中心圆柱部分接触，但与外层的内圆筒面离开。这种情况下行星侧圆盘与中心圆柱部分之间的速度差△V被它们之间的滑动抵消或被行星齿轮环（8）和行星侧圆盘（6）、（7）之间的间隙吸收。

图9D示出了行星侧圆盘同时与中心圆柱部分和外层的内圆筒体面相接触。即使有这一情况也不会出现严重问题。在此情况下它们之间的速度差△U和△V被行星侧圆盘和外层内圆筒面之间的滑动、以及被行星侧圆盘和外层内圆筒面之间的滑动所抵消。

所述的滑动时间很短，而接触的时间也很短。径向力可从中心齿轮通过三个圆筒面传到外层的内齿轮。

由于两个侧圆盘的大小不同，因此速度差的方向在两侧各不相同，则两侧的滑动方向也互相不同。

然而，由一根轴支承的两个行星侧圆盘能够分别独立滑动，这是由于两个行星侧圆盘没有被连在一起。

现在阐述本发明的优点。

一、由于轴插入一侧的行星圆盘小于行星齿轮的齿根圆，又由于中心齿轮的伸出一侧上圆柱部分小于中心齿轮的齿根圆，中心齿轮的后插入是可能的。

中心齿轮后插入的可能性使中心齿轮轴的结构成为可能。这里中心齿轮轴的意思是，在其端部上具有与轴加工成一体的齿轮这样的轴。如图7所示。

中心齿轮轴结构有很大的优点。由于省下了一个单独的中心齿轮，它可以减少部件的数量。可以使用粗大的轴。由于齿轮和轴加工成一体较大的转矩可以从粗大的轴上传递给中心齿轮。

由于足够的转矩可以被传递到齿轮上，故非常小的齿轮亦是有效的。那么本发明使我们能够做一种高减速比的行星齿轮装置，其速比与中心齿轮的尺寸成反比。

二、中心齿轮的不规则装配被完全避免了。

中心齿轮（1）在中心齿轮部分（35）的两侧有小圆柱部分（37）和大圆柱部分（36）。假如中心齿轮的齿将要被插入到临近行星齿轮正常齿谷的错误齿谷中去，那么中心（中心齿轮的中心）与行星中心（三个或四个行星轴的中心）偏离。

中心齿轮（1）的小圆柱部分（37）将与行星齿轮（2）的第二行星圆盘（7）上大圆盘部分（23）的内侧表面碰撞。另外，中心齿轮（1）的大圆柱部分（36）将与第一行星圆盘（6）上小圆盘部分（22）的外侧表面碰撞。也就是说，不规则装配被这些碰撞检查出来。

根据中心齿轮的偏斜，这些碰撞将在没有失败于不规则装配情况下就发生。在这种情况下，由于碰撞中心齿轮（1）不能插入到中心齿轮空间。

中心齿轮的未插入意味着错配的发生，于是，工人注意到发生了错配。工人所应该做的是拔出中心齿轮（1）（如一个单独的齿轮或一根齿轮轴）然后重新将其重新插在正常的装配位置。

假如中心齿轮可以以整个长度插入到中心齿轮空间，那么中心齿轮和行星齿轮是处于正常装配状态。

本发明能够有效地防止中心齿轮和行星齿轮之间的不规则装配。这样，本发明使我们能减少劣等品的出现。

三、由于齿轮的边侧圆柱，边侧圆盘，和边侧圆筒体部分相互接触，防止了齿之间的深啮合，所以，本发明排除齿轮间的强力啮合或齿的干涉。任何齿轮的任何齿谷在任何时间都不会与齿楔住。

四、齿间干预的消除保证了低噪音和高传动效率。

五、在塑料制品的情况下，外层的内齿齿轮可以用注塑模做成一体，这是因为齿轮部分（25）的一侧是大于齿根圆的大圆筒部分（27）它允许金属模具从其上去掉。

在节圆盘类型的行星齿轮系中，外层的内齿轮由三个部件组成：一个齿轮环，和两个圆盘。

与此相反，在本发明中外层的内齿轮是一单个部件。齿轮部分（25）和边侧圆筒部件（26），（27）的中心是在金属模的精确度内一同形成的。中心对不正的错误概率比节圆盘类型的小得多。节圆盘型的齿轮系当被装进箱体时，三个独立的部件被用螺栓连接起来。

六、假如箱体是用弹性材料制成的并且容易变形，那么该箱体的中心是不能明显确定的。本发明在这种情况下也是有用的。假如中心轴（或与输入轴连接的中心齿轮）被支承在一个由轴承限定的位置上，那么该箱体的中心相反地是由中心轴确定的。也就是说，中心轴后面一根被插入进系杆轴孔（15）的输出轴被轴承支承着，箱体用螺钉固定在一些适当的基础上。

这是一种完全不同于常规方法的新的固定方法。根据本发明，输入轴和输出轴的中心确定了箱体中心。这样箱体的尺寸公差被极大地缓和了。这就降低了制造箱体的成本。

最后说明一下部件的材料。

行星齿轮环（8）是用金属或塑料制做的。在用金属的情况下，钢、铝、铁基粉末烧结合金和锌都是可用的。

行星圆盘（6）和（7）是用塑料，铁基粉末烧结合金，或钢制造。

系杆是用塑料，铁基粉末烧结合金，钢，锌或铝制造的。

外层内齿轮是用塑料注塑模或铸铝模制造的。

单独的中心齿轮是用钢或铁基粉末烧结合金制造的。中心轴是用钢或塑料制造的。在钢的情况下中心齿轮是被锻造和磨削成形的。

Claims (7)

1、一个行星齿轮装置，它包括：一个中心齿轮(1)，三或四个行星齿轮(2)，该行星齿轮(2)由两个行星圆盘和一个用来与中心齿轮(1)啮合行星圆盘支撑的行星齿轮环(8)组成，一个外层内齿轮(3)，它由两个侧圆筒部分和一个与行星齿轮环(8)啮合的啮轮部分(25)组成，以及一个穿过行星齿轮(2)的行星圆盘支撑行星轴(5)的旋转系杆(4)，该齿轮系的特征在于：

一个第一行星圆盘(6)上具有一个小于行星齿轮齿根圆的小圆盘部分(22)和支撑行星齿轮环(8)的圆柱体部分(21)，

一个第二行星圆盘(7)上具有一个大于行星齿轮齿顶圆的大圆盘部分(23)和支撑行星齿轮环(8)的圆柱体部分(21)，

外层的内齿轮(3)的一个圆筒部分(26)，小于外层内齿轮的齿顶圆并与第一行星圆盘(6)的小圆盘部分(22)接触。外层的内齿轮(3)的另一个圆筒部分(27)，大于外层的内齿轮的齿根圆并与二行星圆盘(7)的大圆盘部分(23)接触，

中心齿轮(1)具有能与行星齿轮环(8)啮合的中心齿轮部分(35)，一个小于中心齿轮的齿根圆的小圆柱部分(37)和一个大于中心齿轮齿顶圆的大圆柱部分(36)，小圆柱部分(37)与第二行星圆盘(7)的大圆盘部分(23)接触并在其上滚动，上述大圆柱部分(36)与第一行星圆盘(6)的小圆盘部分(22)接触并在其上滚动。

2、如权利要求1中所要求的不对称行星齿轮装置，其中中心齿轮（1）是一个单独的齿轮。

3、如权利要求1中所要求的不对称行星齿轮装置，其中中心齿轮（1）被加工成形在中心轴（9）的端部。

4、如权利要求3中所要求的不对称行星齿轮装置，其中中心轴（9）直径小于中心齿轮（1）的大圆柱体部分（36）的直径。

5、如权利要求3中所要求的不对称行星齿轮装置，其中中心轴（9）直径与中心齿轮（1）的大圆柱部分（36）的直径相等。

6、如权利要求1中所要求的不对称行星齿轮装置，其中外层的内齿齿轮是由注塑模的方法制造的。

7、如权利要求1中所要求的不对称行星齿轮装置，其中外层的内齿齿轮是用铝的模具铸造方法做出的。

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