TWI428520B - 行星齒輪傳動機構 - Google Patents

Description

行星齒輪傳動機構

本發明涉及一種齒輪傳動機構，尤其涉及一種行星齒輪傳動機構。

習知行星齒輪傳動機構括一中心齒輪、一固定齒輪、複數行星齒輪以及連接中心齒輪與行星齒輪之行星架。固定齒輪設有內齒圈，行星齒輪同時與中心齒輪及固定齒輪之內齒圈相嚙合。中心齒輪迴轉時帶動行星齒輪轉動。因內齒圈固定不動，行星齒輪於行星架上既作自轉運動又作繞中心齒輪軸線之公轉運動，並帶動行星架作輸出運動。採用同樣結構，還可進行級聯組合以形成二級、三級或者更多傳動級之傳動系統，以滿足傳動比要求。採用行星齒輪傳動機構可藉由行星齒輪進行功率分流，從而有效提高其承載能力。然，習知採用圓柱齒輪之行星齒輪傳動機構，其總體之徑向尺寸較大，於徑向尺寸要求苛刻之裝置，如管道機器人中之應用受到限制。另，習知採用錐齒輪之行星齒輪傳動機構其軸向尺寸較大，剛性不佳，降低了傳動之穩定性。

鑒於上述內容，有必要提供一結構緊湊且剛性較佳之行星齒輪傳動機構。

一種行星齒輪傳動機構，其包括與輸入軸一體旋轉之輸入錐齒輪 、至少一與該輸入錐齒輪嚙合之行星錐齒輪、由該至少一行星錐齒輪之公轉運動帶動之輸出齒輪以及與該至少一行星錐齒輪嚙合且固定設置之固定錐齒輪，該輸入錐齒輪及固定錐齒輪分別設置於該輸出齒輪之軸向兩側。該輸出齒輪開設有沿軸向貫穿之安裝孔，該至少一行星錐齒輪穿設該安裝孔並與該輸出齒輪轉動連接，且該至少一行星錐齒輪之自轉中心線與該輸出齒輪之迴轉中心線正交，該輸出齒輪之安裝孔內裝設有軸承組件，該至少一行星錐齒輪由該軸承組件支撐，該軸承組件包括設置於該輸出齒輪上且鄰近該安裝孔之軸承座以及與該軸承座相配合以安裝軸承之軸承蓋。

上述行星齒輪傳動機構採用錐齒輪作為輸入齒輪，並於輸出齒輪上開設軸向安裝孔以供行星錐齒輪穿設，即行星錐齒輪以嵌設之方式與輸出齒輪轉動連接，從而行星齒輪傳動機構於軸向及徑向之尺寸均較小，使得其結構較為緊湊，傳動機構之剛性及傳動之平穩性得以提高。

圖1係本發明實施方式之行星齒輪傳動機構之立體組裝圖。

圖2係圖1所示行星齒輪傳動機構之輸出齒輪與行星錐齒輪之連接結構分解圖。

圖3係將圖1所示之行星齒輪傳動機構形成二級傳動機構之結構示意圖。

圖4係根據圖3所示結構形成之二級傳動機構之剖視圖。

下面將結合附圖及實施例方式對本發明之行星齒輪傳動機構作進一步之詳細說明。

請參見圖1，本發明實施例方式之行星齒輪傳動機構100包括輸入軸11、與輸入軸11一體旋轉之輸入錐齒輪12、與輸入錐齒輪12嚙合之行星錐齒輪13、輸出齒輪14以及與行星錐齒輪13嚙合且固定設置之固定錐齒輪15以及與輸出齒輪14及固定錐齒輪15連接之支撐軸16。輸入錐齒輪12及固定錐齒輪15相同且分別設置於輸出齒輪14之軸向兩側。

請同時參見圖2，輸出齒輪14開設有沿軸向貫穿之安裝孔141。行星錐齒輪13穿設安裝孔141並與輸出齒輪14轉動連接，且行星錐齒輪13之自轉中心線a與輸出齒輪14之迴轉中心線b正交。

輸出齒輪14之安裝孔141內裝設有用於支承行星錐齒輪13之軸承組件17。軸承組件17包括開設於輸出齒輪14之安裝孔141兩側之軸承座171以及與軸承座171相配合以形成容置軸承172空間之軸承蓋173。組裝時，可先將軸承172套接於行星錐齒輪13之輪軸兩端，然後將軸承172嵌設於軸承座171內，再將軸承蓋173與軸承座171相配合，並藉由鎖固件174將軸承蓋173與輸出齒輪14固定連接。

上述輸入錐齒輪12、行星錐齒輪13、輸出齒輪14及固定錐齒輪15構成行星傳動系統。其傳動過程為：輸入軸11驅動輸入錐齒輪12轉動，輸入錐齒輪12帶動行星錐齒輪13運動，於固定錐齒輪15之約束下，行星錐齒輪13繞自身軸線自轉之同時繞輸入錐齒輪12之迴轉軸線作公轉運動，行星錐齒輪13於公轉運動時帶動輸出齒輪14轉動。因行星錐齒輪13以嵌設之方式與輸出齒輪14連接，行星 齒輪傳動機構100之軸向及徑向尺寸均較小，結構較為緊湊，減小了體積並節約了安裝空間，還可提高傳動系統之剛性及傳動之平穩性。

具體於本實施方式中，行星錐齒輪13之數量及與之對應之安裝孔141數量均為四，且沿輸出齒輪14之週向等間隔設置，即相鄰兩行星錐齒輪13之軸線正交。該四行星錐齒輪13可共同分擔輸入功率，從而有效提高行星齒輪傳動機構100之承載能力以及傳動之平穩性。輸出齒輪14之類型可根據實際需要進行選擇，本實施方式之輸出齒輪14為錐齒輪，從而可利用相似之行星齒輪傳動結構組合形成多級傳動系統。可以理解，輸出齒輪14亦可為圓柱齒輪或其他類型之輸出結構，以使行星齒輪傳動機構100可與其他類型之傳動機構進行級聯組合。

以下介紹行星齒輪傳動機構100之傳動特性，設輸入錐齒輪12、行星齒輪錐齒輪13、及固定錐齒輪15之齒數分別為Z ₁、Z ₂及Z ₃，輸入錐齒輪12、固定錐齒輪15、輸出齒輪14之角速度分別為ω ₁、ω ₃及ω _H ，輸入錐齒輪12相對輸出齒輪14之角速度為，固定錐齒輪15相對於輸出齒輪14之角速度為，可得到以下關係式：

因輸入錐齒輪12與固定錐齒輪15齒數相等，從而將(1)進行變換得到，故，行星齒輪傳動機構100之一級傳動減速比為2，當將其進行組合以形成多級傳動機構時，設傳動之級數為n，則總傳動比為2 ⁿ 。以下以二級傳動為例對具有多級傳動機構之行星齒輪傳動機構之構造進行說明。

請同時參見圖3及圖4，本發明實施方式之行星齒輪傳動機構100還可進一步包括第二級傳動裝置20。第二級傳動裝置20包括與輸出齒輪14嚙合之第二行星錐齒輪22、由第二行星錐齒輪22公轉運動時帶動之第二輸出齒輪24以及與第二行星錐齒輪22嚙合且固定設置之第二固定錐齒輪25。第二輸出齒輪24與輸出齒輪14結構相似。第二輸出齒輪24開設有沿軸向貫穿之安裝孔241，第二行星錐齒輪22穿設安裝孔241並與第二輸出齒輪24轉動連接，且第二行星錐齒輪22之自轉中心線與第二輸出齒輪24之迴轉中心線正交。採用第二級傳動裝置20之行星齒輪傳動機構100，其軸向及徑向之尺寸增加均較小，有助於使結構保持緊湊，以減小體積並保證良好之剛性。

可以理解，可根據具體之傳動要求選擇相應之傳動級數。行星齒輪傳動機構100亦可與其他形式之傳動機構進行級聯組合以滿足不同之傳動要求。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之 精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧行星齒輪傳動機構

11‧‧‧輸入軸

12‧‧‧輸入錐齒輪

13‧‧‧行星錐齒輪

14‧‧‧輸出齒輪

15‧‧‧固定錐齒輪

16‧‧‧支撐軸

Claims (4)

1. 一種行星齒輪傳動機構，其包括與輸入軸一體旋轉之輸入錐齒輪、至少一與該輸入錐齒輪嚙合之行星錐齒輪、由該至少一行星錐齒輪之公轉運動帶動之輸出齒輪以及與該至少一行星錐齒輪嚙合且固定設置之固定錐齒輪，該輸入錐齒輪及固定錐齒輪分別設置於該輸出齒輪之軸向兩側，其改良在於：該輸出齒輪開設有沿軸向貫穿之安裝孔，該至少一行星錐齒輪穿設該安裝孔並與該輸出齒輪轉動連接，且該至少一行星錐齒輪之自轉中心線與該輸出齒輪之迴轉中心線正交，該輸出齒輪之安裝孔內裝設有軸承組件，該至少一行星錐齒輪由該軸承組件支撐，該軸承組件包括設置於該輸出齒輪上且鄰近該安裝孔之軸承座以及與該軸承座相配合以安裝軸承之軸承蓋。
2. 如申請專利範圍第1項所述之行星齒輪傳動機構，其中該輸出齒輪為錐齒輪。
3. 如申請專利範圍第2項所述之行星齒輪傳動機構，其中該行星齒輪傳動機構還包括第二級傳動裝置，該第二級傳動裝置包括與該輸出齒輪嚙合之第二行星錐齒輪、由該第二行星錐齒輪之公轉運動帶動之第二輸出齒輪以及與該第二行星錐齒輪嚙合且固定設置之第二固定錐齒輪，該第二輸出齒輪開設有沿軸向貫穿之安裝孔，該第二行星錐齒輪穿設該安裝孔並與該第二輸出齒輪轉動連接，且該第二行星錐齒輪之自轉中心線與該第二輸出齒輪之迴轉中心線正交。
4. 如申請專利範圍第1項所述之行星齒輪傳動機構，其中行星錐齒 輪及與之相應之安裝孔數量均為四，且四安裝孔沿輸出齒輪之週向等間隔設置，每一行星錐齒輪穿設一安裝孔並與該輸出齒輪轉動連接。