TWI570340B - 衍星減速機 - Google Patents

Description

衍星減速機

本發明涉及減速機技術領域，特別是一種具有高精度及高扭力承載的衍星減速機。

傳統的行星減速機轉動平穩，效率高且壽命長，生產工藝簡單成熟，但受到運行原理的限制很難做到高減速比，通常一層行星減速機的減速比只有3~10，且陽輪與行星輪兩者外齒嚙合的方式會產生較大的齒背隙。

傳統的少齒差減速機可以做到高減速比且齒背隙較小，但偏心嚙合導致單邊受力，因此傳動不夠穩定，且生產時對尺寸公差要求嚴苛，加工難度大。

本發明的目的在於克服現有技術存在的以上問題，提供一種衍星減速機，把行星減速機的陽輪外齒變成偏心內齒，提高減速比的同時，也通過內嚙合的方式減小齒背隙，並且複數個行星輪同時嚙合內齒環也保證了運轉的穩定，更保留了高效率，長壽命，易於生產等優點。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：衍星減速機，其包括：輸入動力源，所述輸入動力源設有偏心端部，所述偏心端部通過第一軸承與異形齒連接；異形齒，所述異形齒受輸入動力源推動而偏心變位運動；複數個行星輪，所述的複數個行星輪的高度分為兩層，並均勻的設置在同一圓周上，所述的複數個行星輪相對應的異形齒上設置有複數個內齒部，所述行星輪第一層的齒牙與內齒部的齒牙嚙合連接，所述行星輪的齒數小於內齒部 的齒數，所述行星輪軸心固定在底座上並被異形齒推動而自轉轉動；內齒環，所述內齒環套設固定在所述複數個行星輪的外圓周上，所述內齒環的齒牙與所述複數個行星輪第二層的齒牙嚙合連接，所述內齒環固定在機殼內，以及；機殼，所述機殼內部設有容置空間，所述容置空間內設有所述輸入動力源、所述異形齒、所述複數個行星輪和所述內齒環。

進一步的，所述異形齒為內環結構，所述輸入動力源為輸入軸，所述輸入軸為一曲柄軸。

進一步的，所述異形齒為外側削減結構，所述輸入動力源為輸入軸，所述輸入軸為一曲柄軸。

進一步的，所述異形齒為內側削減結構，所述輸入動力源包括定子和轉子，所述偏心端部為不同心環，所述定子固定在機殼內並與轉子連接，所述不同心環固定在轉子內並且內部與第一軸承外表面連接。

進一步的，所述底座位於相鄰兩個行星輪之間均設置有連接柱，所述連接柱通過頂蓋連接，所述底座、連接柱和頂蓋連接形成一行星架，所述的複數個行星輪設置於行星架中，所述底座通過第二軸承連接機殼，所述頂蓋通過第三軸承連接機殼。

衍星減速機，其包括：輸入動力源，所述輸入動力源設有偏心端部，所述偏心端部通過第一軸承與異形齒連接；異形齒，所述異形齒受輸入軸推動而偏心變位運動；複數個行星輪，所述的複數個行星輪的高度分為兩層，並均勻的設置在同一圓周上，所述的複數個行星輪相對應的異形齒上設置有複數個內齒部，所述行星輪第一層的齒牙與內齒部的齒牙嚙合連接，所述行星輪的齒數小於內齒部的齒數，所述行星輪軸心固定在機殼底部並被異形齒推動而自轉轉動；內齒環，所述內齒環套設固定在所述複數個行星輪的外圓周上，所述內齒環的齒牙與所述行星輪第二層的齒牙嚙合連接，以及；機殼，所述機殼內部設有容置空間，所述容置空間內設有所述輸入動力源、所述異形齒、所述複數個行星輪和所述內齒環。

進一步的，所述異形齒為內環結構，所述輸入動力源為輸入軸，所述輸入軸為一曲柄軸。

進一步的，所述異形齒為外側削減結構，所述輸入動力源為輸入軸，所述輸入軸為一曲柄軸。

進一步的，所述異形齒為內側削減結構，所述輸入動力源包括定子和轉子，所述偏心端部為不同心環，所述定子固定在機殼內並與轉子連接，所述不同心環固定在轉子內並且內部與第一軸承外表面連接。

進一步的，所述內齒環通過第四軸承與機殼連接。

其減速比計算：所述衍星減速機分為兩層，第一層運用少齒差減速，第二層類似於行星減速機，只是將陽輪取消，被異形齒帶動的複數個行星輪與內齒環嚙合；因為有兩層，各層減速原理不同，因此分開說明：定義：內齒環齒數為A，行星輪齒數為B，異形齒內齒部的齒數為C，且C大於B；第一層：少齒差減速方式減速比(1)=轉動輪齒數/齒差=B/(B-C)；其中B-C為負值，因此行星輪減速比為負值，表示輸入與輸出反向；第二層：行星輪與內齒環嚙合減速減速比(2)=A/B；衍星減速機行星架輸出減速比：衍星減速比=[B/(B-C)]*[A/B]+1=A/(B-C)+1--第(1)公式

行星減速比=A/陽輪齒數+1--對照公式將以上兩公式對比可以發現，只要把對照公式中的陽輪齒數更換為行星輪與異形齒的齒差，即形成第(1)公式；由於陽輪齒數一般不小於13，而齒差最小可以是1，因此衍星減速比將比傳統行星減速比大幅提高。

衍星減速機內齒環輸出減速比：衍星減速比=B/(B-C)]*[A/B]=A/(B-C)--第(2)公式在第(2)公式中，齒差最小可以是1，因此能得到相對大的減速比。

本發明的有益效果是：該衍星減速機把行星減速機的陽輪替換成異形齒，使用時由輸入軸曲柄端帶動異形齒偏心變位，再由異形齒與行星輪形成少齒差嚙合，行星輪再與內齒環組成行星輪系，根據不同的結構要求，有行星架輸出和內齒環輸出兩種輸出方式。

該衍星減速機將行星減速和少齒差減速的特點相結合，從而具備行星減速機平穩輸出及少齒差減速機高減速比的效果，並且由於全部使用內嚙合的方式，因此能有效降低背隙，提高精度及承載扭力。同時，複數個行星輪同時嚙合內齒環也保證了運轉的穩定，更保留了高效率，長壽命，易於生產等優點。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，並可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例並配合附圖詳細說明如後。本發明的具體實施方式由以下實施例及其附圖詳細給出。

1‧‧‧曲柄輸入軸

1'‧‧‧不同心環

11'‧‧‧電機轉子

2‧‧‧異形齒

21‧‧‧內環結構異形齒形態

211‧‧‧內環結構異形齒的內齒部

212‧‧‧內環結構異形齒的避讓部

22‧‧‧外側削減結構異形齒形態

221‧‧‧外側削減結構異形齒的內齒部

23‧‧‧內側削減結構異形齒形態

231‧‧‧內側削減結構異形齒的內齒部

3‧‧‧複數個行星輪

4‧‧‧內齒環

41‧‧‧內齒環的齒牙

5‧‧‧機殼

51‧‧‧電機定子

6‧‧‧第一軸承

7‧‧‧底座

71‧‧‧連接柱

8‧‧‧第二軸承

8'‧‧‧第三軸承

9‧‧‧頂蓋

10‧‧‧第四軸承

為了更清楚地說明本創作實施例技術中的技術方案，下面將對實施例技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。第1圖是本發明第一實施例的異形齒嚙合結構示意圖；第2圖是本發明第一實施例的內齒環嚙合結構示意圖；第3圖是本發明第一實施例的第一整體結構爆炸示意圖；第4圖是本發明第一實施例的第二整體結構爆炸示意圖；第5圖是本發明第二實施例的各齒輪嚙合結構示意圖；第6圖是本發明第二實施例的第一整體結構爆炸示意圖；第7圖是本發明第二實施例的第二整體結構爆炸示意圖；第8圖是本發明第三實施例的異形齒嚙合結構示意圖；第9圖是本發明第三實施例的內齒環嚙合結構示意圖第10圖是本發明第三實施例的第一整體結構爆炸示意圖；第11圖是本發明第三實施例的第二整體結構爆炸示意圖。

根據該衍星減速機異形齒的形態，可區分為內環結構異形齒形態21,、外側削減結構異形齒形態22和內側削減結構異形齒形態23三種。

【實施例一】

參照第1圖與第2圖所示，異形齒為內環結構異形齒形態21、時，複數個行星輪3與異形齒2和內齒環4之間的齒輪嚙合示意圖，本結構可獲得嚙合齒數最大化，適用於大扭矩輸出。按照輸出方式可分為行星架輸出和內齒環輸出兩種。

參照第3圖所示，為衍星減速機行星架輸出，該衍星減速機包含一曲柄輸入軸1、一異形齒2、複數個行星輪3、一內齒環4、一機殼5、一第一軸承6、一底座7、一第二軸承8、一第三軸承8'和一頂蓋9。

機殼5，該機殼5內部設有容置空間，該容置空間內設有該曲柄輸入軸1、該異形齒2、該複數個行星輪3、該內齒環4、該第一軸承6、該底座7、該第二軸承8、該第三軸承8'和該頂蓋9。

曲柄輸入軸1，該曲柄輸入軸1為曲柄結構，其偏心端部通過該第一軸承6與該異形齒2連接，值得注意的是，該第一軸承6為重要的傳動部件，第3圖以滾針軸承為例。

異形齒2，該異形齒2為該內環結構異形齒形態21，受該曲柄輸入軸1推動而偏心變位運動。

複數個行星輪3，該複數個行星輪3其高度為兩層，均勻的設置在同一圓周上，該複數個行星輪3相對應的該異形齒2上設置有複數個內環結構異形齒的內齒部211。行星輪第一層的齒牙與該內環結構異形齒的內齒部211。的齒牙嚙合連接，行星輪的齒數小於內環結構異形齒的內齒部211的齒數，使該內環結構可套設在行星輪上，形成如第1圖所示第一層的齒輪嚙合結構，該複數個行星輪3的數量與該異形齒2的該複數個內環結構之數量一致，並且該複數個內環結構也均勻分佈在該複數個行星輪3分佈的圓周上，即保證該異形齒2在偏心運動時，該內環結構異形齒的內齒部211能同時與相對應的行星輪嚙合，使該複數個行星輪3被該異形齒2推動而自轉轉動。

底座7，該複數個行星輪3軸心固定在該底座7之上、該底座7上長有複數個連接柱71；其中，由於複數個該連接柱71阻擋了該異形齒2偏心運動路徑，故在該異形齒2的相鄰內環結構異形齒的內齒部211間開設複數個內環結構異形齒的避讓部212，以保證該異形齒2順利偏心運動。

頂蓋9，該頂蓋9鎖固於連接柱71上，與該底座7構成行星架，該複數個行星輪3設置於該行星架內並只能夠保持自轉轉動。

內齒環4，該內齒環4套設固定在該複數個行星輪3的外圓周上，該內齒環4的齒牙41與該複數個行星輪3第二層的齒牙嚙合連接，由於該內齒環4固定在該機殼5內，該機殼5保持固定不動，所以該內齒環4也無法轉動，當行星輪發生自轉時，行星輪帶著整個該行星架沿該內齒環4內壁滾動，即該行星架形成輸出動力。

最後，採用該第二軸承8及該第三軸承8'，分別在該行星架兩側固定托起，與該機殼5連接，起到轉動穩固的作用。

該衍星減速機在輸出時，由於該行星架作為動力輸出，必須轉動，所以該複數個行星輪3圍繞該內齒環4轉動，此時，該異形齒2不得不隨著該行星架一起轉動，但該異形齒2相對於行星齒輪始終保持著偏心變位元的方式運動。

該衍星減速機輸出的減速比可以第(1)公式計算。

參照第4圖所示，為衍星減速機內齒環輸出，該衍星減速機包含一曲柄輸入軸1、一異形齒2、複數個行星輪3、一內齒環4、一機殼5、一第一軸承6、一第四軸承10。

第3圖與第4圖的區別僅在於，該複數個行星輪3軸心固定在該機殼5底部，因此不需要該行星架。且該異形齒2為該內環結構異形齒形態21，在該機殼5位置不變的情況下，該複數個行星輪3受到該異形齒2推動只能自轉，而該內齒環4在與該複數個行星輪3嚙合的情況下，因該行星輪自轉帶動該內齒環4轉動，即該內齒環4形成輸出動力。最後，採用該第四軸承10，將該內齒環4固定托起，與該機殼5連接，起到轉動穩固的作用。

該衍星減速機輸出的減速比可以第(2)公式計算。

【實施例二】

參照第5圖所示，異形齒為外側削減結構異形齒形態22的各齒輪嚙合示意圖，本結構的異形齒，複數個行星輪3和內齒環4均在同一層，因此可使得高度最小化。按照輸出方式可分為行星架輸出和內齒環輸出兩種。

參照第6圖所示，為衍星減速機行星架輸出，第6圖與第3圖的區別僅在於該異形齒2為該外側削減結構異形齒形態22，其外側削減與內環結構異形齒的內齒部221的齒牙與該行星輪齒牙位於內側嚙合。該異形齒2的外側削減結構與內環結構相比，體積小，可以隱藏設置在該複數個行星輪3之間，不會與該內齒環4發生層疊現象，大大減小了該衍星減速機的縱向尺寸。該方式輸出的減速比與第3圖的減速比計算方式一致，不做過多闡述；值得注意的是，此處外側削減結構的該內環結構異形齒的內齒部221齒牙數量，應為外側削減結構補全為內環結構後的該內環結構異形齒的內齒部211齒牙數量，即補全為第1圖中內環結構一致情況下的齒牙數。

參照第7圖所示，為衍星減速機內齒環輸出，第7圖與第4圖的區別僅在於該異形齒2為該外側削減結構異形齒形態22，其外側削減結構異形齒的內齒部221齒牙與該行星輪齒牙位於內側嚙合。該異形齒2的外側削減結構與內環結構相比，體積小，可以隱藏設置在該複數個行星輪之間，不會與該內齒環4發生層疊現象，大大減小了衍星減速機的縱向尺寸。該方式輸出的減速比與第4圖的減速比計算方式一致，不做過多闡述；值得注意的是，此處外側削減結構的該外側削減結構異形齒的內齒部221齒牙數量，應為外側削減結構補全為內環結構後的該內環結構異形齒的內齒部211齒牙數量，即補全為第1圖中內環結構一致情況下的齒牙數。

【實施例三】

參照第8圖與第9圖所示，異形齒為內側削減結構異形齒形態23，複數個行星輪3與該形態的異形齒2和內齒環4之間的齒輪嚙合示意圖；本結構以異型齒外側的不同心環作為輸入，可直接採用電機的轉子內壁，因此能將電機與減速機合為一體，減少組合體積。同時異形齒中間的削減部位可以穿過其它物體，例如電線或其他軸心。按照輸出方式可分為行星架輸出和內齒環輸出兩種。

參照第10圖所示，為衍星減速機行星架輸出，該衍星減速機使用不同心環1'作為動力源，其偏心部通過該第一軸承6與該異形齒2連接，值得注意的是，該第一軸承6為重要的傳動部件，第10圖以深溝球軸承為例。而該不同心環1'可固設在該電機轉子11'內，減少該電機與該衍星減速機的組合體積。

除此之外，第10圖與第6圖的區別僅在於該異形齒2為該內側削減結構異形齒形態23該內側削減結構異形齒的內齒部231齒牙與該行星輪第一層的齒牙位於外側嚙合。該異形齒2的內側削減結構與內環結構相比，為中空結構，在其偏心擺動時，可以容納其它物體穿過，該方式的輸出減速比與第6圖的減速比計算方式一致，不做過多闡述；值得注意的是，該機殼5內部，設置有該電機定子51，以驅動該電機轉子11'及該不同心環1'，進而帶動該異形齒2偏心變位運動。

參照第11圖所示，為衍星減速機內齒環輸出，該衍星減速機使用不同心環1'作為動力源，其偏心部通過該第一軸承6與該異形齒2連接，值得注意的是，該第一軸承6為重要的傳動部件，第11圖以深溝球軸承為例。而該不同心環1'可固設在該電機轉子11'內，減少該電機與該衍星減速機的組合體積。

除此之外，第11圖與第7圖的區別僅在於該異形齒2為該內側削減結構異形齒形態23該內側削減結構異形齒的內齒部231齒牙與該行星輪第一層的齒牙位於外側嚙合。該異形齒2的內側削減結構與內環結構相比，為中空結構，在其偏心擺動時，可以容納其它物體穿過，該方式的輸出減速比與第7圖的減速比計算方式一致，不做過多闡述；值得注意的是，該機殼5內部，設置有該電機定子51，以驅動該電機轉子11'及該不同心環1'，進而帶動該異形齒2偏心變位運動。

本發明在上文中已以較佳實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本創作之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧曲柄輸入軸

2‧‧‧異形齒

21‧‧‧內環結構異形齒形態

211‧‧‧內環結構異形齒的內齒部

3‧‧‧複數個行星輪

Claims (10)

1. 一種衍星減速機，其特徵在於，其包括：輸入動力源，所述輸入動力源設有偏心端部，所述偏心端部通過第一軸承與異形齒連接；異形齒，所述異形齒受輸入動力源推動而偏心變位運動；複數個行星輪，所述的複數個行星輪的高度分為兩層，並均勻的設置在同一圓周上，所述的複數個行星輪相對應的異形齒上設置有複數個內齒部，所述行星輪第一層的齒牙與內齒部的齒牙嚙合連接，所述行星輪的齒數小於內齒部的齒數，所述行星輪軸心固定在底座上並被異形齒推動而自轉轉動；內齒環，所述內齒環套設固定在所述複數個行星輪的外圓周上，所述內齒環的齒牙與所述複數個行星輪第二層的齒牙嚙合連接，所述內齒環固定在機殼內，以及；機殼，所述機殼內部設有容置空間，所述容置空間內設有所述輸入動力源、所述異形齒、所述複數個行星輪和所述內齒環。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之衍星減速機，其特徵在於：所述異形齒為內環結構，所述輸入動力源為輸入軸，所述輸入軸為一曲柄軸。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之衍星減速機，其特徵在於：所述異形齒為外側削減結構，所述輸入動力源為輸入軸，所述輸入軸為一曲柄軸。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之衍星減速機，其特徵在於：所述異形齒為內側削減結構，所述輸入動力源包括定子和轉子，所述偏心端部為不同心環，所述定子固定在機殼內並與轉子連接，所述不同心環固定在轉子內並且內部與第一軸承外表面連接。
5. 根據申請專利範圍第2項至申請專利範圍第4項中任一項所述之衍星減速機，其特徵在於：所述底座位於相鄰兩個行星輪之間均設置有連接柱，所述連接柱通過頂蓋連接，所述底座、連接柱和頂蓋連接形成一行星架，所述的複數個行星輪設置於行星架中，所述底座通過第二軸承連接機殼，所述頂蓋通過第三軸承連接機殼。
6. 一種衍星減速機，其特徵在於，其包括：輸入動力源，所述輸入動力源設有偏心端部，所述偏心端部通過第一軸承與異形齒連接；異形齒，所述異形齒受輸入動力源推動而偏心變位運動；複數個行星輪，所述的複數個行星輪的高度分為兩層，並均勻的設置在同一圓周上，所述的複數個行星輪相對應的異形齒上設置有複數個內齒部，所述行星輪第一層的齒牙與內齒部的齒牙嚙合連接，所述行星輪的齒數小於內齒部的齒數，所述行星輪軸心固定在機殼底部並被異形齒推動而自轉轉動；內齒環，所述內齒環套設固定在所述複數個行星輪的外圓周上，所述內齒環的齒牙與所述行星輪第二層的齒牙嚙合連接，以及；機殼，所述機殼內部設有容置空間，所述容置空間內設有所述輸入動力源、所述異形齒、所述複數個行星輪和所述內齒環。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之衍星減速機，其特徵在於：所述異形齒為內環結構，所述輸入動力源為輸入軸，所述輸入軸為一曲柄軸。
8. 根據申請專利範圍第6項所述之衍星減速機，其特徵在於：所述異形齒為外側削減結構，所述輸入動力源為輸入軸，所述輸入軸為一曲柄軸。
9. 根據申請專利範圍第6項所述之衍星減速機，其特徵在於：所述異形齒為內側削減結構，所述輸入動力源包括定子和轉子，所述偏心端部為不同心環，所述定子固定在機殼內並與轉子連接，所述不同心環固定在轉子內並且內環與第一軸承外表面連接。
10. 根據申請專利範圍第7項至申請專利範圍第9項中任一項所述之衍星減速機，其特徵在於：所述內齒環通過第四軸承與機殼連接。