TWI821093B - 單動力源二自由度行星齒輪m級減速複合機構 - Google Patents

Abstract

本創作包括輸入組、環齒輪聯結件、第一減速組及行星減速組；輸入組的驅動齒輪和太陽齒輪受其輸入軸驅動而一起旋轉；環齒輪聯結件結合第一減速組和行星減速組的內齒輪與環齒輪。本創作先藉由第一減速組減速，使內齒輪作減速反向旋轉，再與輸入軸的太陽齒輪，藉由二自由度差速嚙合行星齒輪，使行星齒輪公轉帶動行星架的輸出軸低速旋轉，可達百萬(M)級減速比，能解決現有減速裝置降低轉速的幅度有限而無法應用於需要極低轉速場合的問題，提供一種能達到高機械效益的減速效能的單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構。

Description

單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構

本創作係涉及一種減速裝置，尤指一種能夠大幅減速且達到高機械效益之減速效能的單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構。

由於馬達、引擎等動力源的輸出軸轉速快而輸出力量小，因此無法適用於各種不同的用途。特別是某些需要極小轉動角度或重負載的使用場合，常會將動力源與一減速裝置搭配，藉此來調整轉速和輸出的力量。

然而，現有的減速裝置在減速的效能上有其限制，使得現有的減速裝置無法應用於如太陽能追日系統等極低轉速的使用場合。因此，為了使減速裝置能達到高機械效益的減速效能，而能夠大幅減速、以極低的轉速進行驅動；現有的減速裝置在結構配置上，實有進一步改良的空間。

為了解決現有減速裝置降低轉速的幅度有限而衍生之無法應用於需要極低轉速使用場合的問題，本創作提供一種單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，能夠達到高機械效益之減速效能的目的。

本創作解決技術問題所提出之單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其包括： 一機殼，其內部中空； 一輸入組，其包括有一輸入軸、一驅動齒輪及一太陽齒輪；該輸入軸呈桿狀且能轉動地穿置於該機殼；該驅動齒輪與該太陽齒輪同軸地結合於該輸入軸且能與該輸入軸一起旋轉； 一環齒輪聯結件，其位於該機殼內、同軸地套設於該輸入軸且能以該輸入軸為軸心而旋轉； 一第一減速組，其位於該機殼內且包括有多數個中間齒輪及一內齒輪；該多數個中間齒輪等角度地圍繞該驅動齒輪，各該中間齒輪能夠在固定的位置旋轉且與該驅動齒輪相嚙合；該內齒輪呈環狀且圍繞該多數個中間齒輪、與各該中間齒輪相嚙合且能圍繞該多數個中間齒輪旋轉；以及 一行星減速組，其位於該機殼內且包括有一行星架、多數個行星齒輪及一環齒輪；該行星架包括有一輸出軸，該輸出軸能轉動地設於該機殼；該多數個行星齒輪等角度地圍繞該太陽齒輪，各該行星齒輪能轉動地結合於該行星架且與該太陽齒輪相嚙合；該環齒輪圍繞該多數個行星齒輪、與各該行星齒輪相嚙合且能圍繞該多數個行星齒輪旋轉； 其中，該第一減速組和該行星減速組分別位於該環齒輪聯結件的相對兩側；該內齒輪和該環齒輪固結於該環齒輪聯結件，且該內齒輪、該環齒輪能與該環齒輪聯結件一起旋轉；該輸入軸由一單一動力源所驅動，該輸入軸驅動該驅動齒輪和該太陽齒輪旋轉；該行星減速組的各行星齒輪由該太陽齒輪和該環齒輪二自由度地輸入動力，使該行星架受該多數個行星齒輪所驅動而相對該輸入軸減速旋轉。

所述之單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其中所述之機殼包括有一環殼，該環殼係包括有分別呈弧形的兩殼體，該環殼係由兩該殼體對合而成。

所述之單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其中所述之環齒輪聯結件係由兩聯結塊結合而成。

本創作的技術手段可獲得的功效增進在於：本創作的單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其以該環齒輪聯結件結合該第一減速組的內齒輪和該行星減速組的環齒輪，該行星減速組同時由該太陽齒輪和該環齒輪輸入動力而具有二自由度。本創作先藉由該第一減速組的中間齒輪和內齒輪減速，該太陽齒輪與該環齒輪反向旋轉，降低各該行星齒輪圍繞該太陽齒輪公轉的轉速，使該行星架的輸出軸以相當低的速度旋轉。本創作的零件精簡、體積小而能達到高機械效益的減速效能，因而能應用於需要極小轉動角度、轉速極慢，或者是重負載的使用場合。

為能詳細瞭解本創作的技術特徵及實用功效，並可依照發明內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：

如圖1至圖4所示，本創作之較佳實施例的單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其包括有一機殼10、一輸入組、一環齒輪聯結件30、一第一減速組40及一行星減速組50。

如圖1至圖4所示，該機殼10的內部中空且包括有一環殼11、一輸入端蓋12及一輸出端蓋13；其中，該環殼11係包括有位置相對的兩端，以及兩殼體111，各該殼體111呈弧形，該環殼11係由兩該殼體111對合而成。該輸入端蓋12和該輸出端蓋13皆呈板狀且分別固定結合於該環殼11的相對兩端。

如圖1至圖4及圖6所示，該輸入組包括有一輸入軸20、一驅動齒輪22及一太陽齒輪23。該輸入軸20呈桿狀且包括有一延伸方向、於該延伸方向上位置相對的一第一端201及一第二端202，以及一鍵槽21；該輸入軸20以其第二端202穿過該輸入端蓋12且插入該機殼10的內部，而能轉動地穿置於該機殼10；該鍵槽21凹設於該輸入軸20的周面，且沿著該輸入軸20的延伸方向延伸至該輸入軸20的第二端202。該驅動齒輪22和該太陽齒輪23同軸地結合於該輸入軸20且能與該輸入軸20一起旋轉；在本創作的較佳實施例中，該驅動齒輪22和該太陽齒輪23分別以一第一卡合鍵24及一第二卡合鍵25與該輸入軸20的鍵槽21相卡合，藉此來與該輸入軸20相結合。

如圖1至圖4及圖6所示，該環齒輪聯結件30係由兩聯結塊31搭配兩連接件32結合而成，使該環齒輪聯結件30方便組裝；且該環齒輪聯結件30包括有位置相對的一第一側301及一第二側302，該環齒輪聯結件30位於該機殼10內、同軸地套設於該輸入軸20且能以該輸入軸20為軸心而旋轉。該環齒輪聯結件30內亦能設置套設於該輸入軸20的一軸承，藉此支撐該輸入軸20且使該輸入軸20穩定旋轉。

如圖1至圖4及圖6所示，該第一減速組40位於該機殼10內且介於該環齒輪聯結件30與該輸入端蓋12之間。該第一減速組40包括有多個中間齒輪42及一內齒輪43。

如圖1至圖4及圖6所示，該多個中間齒輪42等角度地圍繞該驅動齒輪22，各該中間齒輪42能轉動地結合於固結於該環殼11的該輸入端蓋12；因此，各該中間齒輪42能夠在固定的位置旋轉，也就是各該中間齒輪42僅能在原地自轉而不能相對該驅動齒輪22公轉；且各該中間齒輪42與該驅動齒輪22相嚙合。該內齒輪43呈環狀且圍繞該多個中間齒輪42、與各該中間齒輪42相嚙合且能圍繞該多個中間齒輪42旋轉；在本創作中，該內齒輪43固結於該環齒輪聯結件30的第一側301而能與該環齒輪聯結件30一起旋轉。

如圖1至圖4、圖5、圖6及圖8所示，該行星減速組50位於該機殼10內且介於該環齒輪聯結件30與該輸出端蓋13之間。該行星減速組50包括有一行星架51、多個行星齒輪53及一環齒輪54。其中，該行星架51能轉動地結合於該輸出端蓋13且包括有一行星臂511及一輸出軸60。該行星臂511呈圓板狀，該行星臂511包括有面向相反方向的一第一側面及一第二側面；該輸出軸60與該輸入軸20同軸設置，該輸出軸60突設自該行星臂511之第一側面的中間處且能轉動地穿設於該機殼10的輸出端蓋13，使該行星架51能轉動地與該機殼10的輸出端蓋13相結合，且讓該容置凹部513面向該輸入軸20的第二端202。

如圖1至圖4及圖6所示，該太陽齒輪23同軸地結合於該輸入軸20且能與該輸入軸20一起旋轉；在本創作的較佳實施例中，該太陽齒輪23係以一第二卡合鍵25與該輸入軸20的鍵槽21相卡合，藉此來與該輸入軸20相結合。

如圖1至圖4、圖6及圖8所示，該多個行星齒輪53等角度地圍繞該太陽齒輪23設置，各該行星齒輪53能轉動地結合於能轉動之該行星架51的行星臂511且與該太陽齒輪23相嚙合；因此，各該行星齒輪53能夠隨著該行星架51而環繞該太陽齒輪23公轉。該環齒輪54圍繞該多個行星齒輪53、與各該行星齒輪53相嚙合且能圍繞該多個行星齒輪53旋轉；在本創作中，該環齒輪54固結於該環齒輪聯結件30的第二側302而能與該環齒輪聯結件30及該內齒輪43一起旋轉。

如圖1至圖4及圖6所示，在本創作的較佳實施例中，還包括有一迫緊件61、一軸承70及兩間隔環80。其中，該軸承70套置於該輸入軸20且介於該環齒輪聯結件30與該輸入軸20之間，該軸承70能在徑向上支撐該輸入軸20。兩該間隔環80套置於該輸入軸且被該軸承70所區隔。該迫緊件61介於該行星架51的行星臂511與該輸入軸20之間，該迫緊件61係以螺栓(圖未示)鎖固於該輸入軸20的第二端202，而能軸向地迫緊該輸入組，且使兩該間隔環80抵靠於該軸承70的相對兩端。藉由該迫緊件61、該軸承70和兩該間隔環80的設置，該輸入軸20能夠穩定地轉動。至於用於擋止輸入軸20、輸出軸60、齒輪，以及軸承之扣環的位置和結合關係，已為現有技術，本創作在此就不再多作贅述。

如圖6所示，該輸入軸20的第一端201能結合一動力源，當動力源將動力由該輸入軸20輸入後，動力分成二流向，一為直接由該輸入軸20高速傳動該太陽齒輪23，帶動該太陽齒輪23高速轉動；二為依序經由該內齒輪43及該環齒輪聯結件30傳遞至該環齒輪54。

如圖6至8所示，該環齒輪54驅動多個該行星齒輪53再帶動該行星架51。在本創作中，該行星減速組50同時由該太陽齒輪23和該環齒輪54輸入動力而具有二自由度，該太陽齒輪23與該環齒輪54反向旋轉、兩者的切線速度方向相反，使得各該行星齒輪53環繞該太陽齒輪23公轉的切線速度減慢，使該行星架51的輸出軸60以相當低的速度旋轉。本創作先藉由該第一減速組40的中間齒輪42和內齒輪43減速，接著藉由該環齒輪54與該太陽齒輪23反向旋轉降低各該行星齒輪53環繞該太陽齒輪23公轉的速度。三種實例狀況如下：(1)若該驅動齒輪22的齒數23 ^T、該第一減速組40的中間齒輪42的齒數39 ^T、內齒輪43的齒數101 ^T，其減速比為-1/4.391；該太陽齒輪23的齒數23 ^T、該行星減速組50的各行星齒輪53的齒數39 ^T、環齒輪54的齒數101 ^T，其減速比為1/1000,000；輸入轉速3600rpm，該行星臂511及該輸出軸60的轉速-3.5E-06rpm；(2)若該驅動齒輪22的齒數94 ^T、該第一減速組40的中間齒輪42的齒數25 ^T、內齒輪43的齒數144 ^T，其減速比為-1/1.532；該太陽齒輪23的齒數94 ^T、該行星減速組50的各行星齒輪53的齒數25 ^T、環齒輪54的齒數144 ^T，其減速比為1/1000,000；輸入轉速3600rpm，該行星臂511及該輸出軸60的轉速3.53E-06rpm。不同齒數配比，減速比可由一般減速比到K級(1/1000)、M級(1/1,000,000)，甚至到G級(1/10 ⁹)；(3)K級減速比(用於徑向與軸向刀把)若該驅動齒輪22的齒數28 ^T、該第一減速組40的中間齒輪42的齒數26 ^T、內齒輪43的齒數80 ^T，其減速比為-1/2.857；該太陽齒輪23的齒數26 ^T、該行星減速組50的各行星齒輪53的齒數24 ^T、環齒輪54的齒數74 ^T，其減速比為1/1000；輸入轉速3600rpm，該行星臂511及該輸出軸60的轉速3.6rpm。

本創作調整該太陽齒輪23與各該行星齒輪53間的切線速度，以及調整該環齒輪54與各該行星齒輪53間的切線速度，來降低各該行星齒輪53環繞該太陽齒輪23進行公轉的轉速，精簡本創作的結構。因此，本創作能達到高機械效益的減速效能，所以能應用於需要極小轉動角度、轉速極慢，或者是重負載的使用場合。

以上所述，僅是本創作的較佳實施例，並非對本創作作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本創作所提技術方案的範圍內，利用本創作所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本創作的技術方案內容，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

10:機殼

11:環殼

111:殼體

12:輸入端蓋

13:輸出端蓋

20:輸入軸

201:第一端

202:第二端

21:鍵槽

22:驅動齒輪

23:太陽齒輪

24:第一卡合鍵

25:第二卡合鍵

30:環齒輪聯結件

301:第一側

302:第二側

31:聯結塊

32:連接件

40:第一減速組

42:中間齒輪

43:內齒輪

50:行星減速組

51:行星架

511:行星臂

53:行星齒輪

54:環齒輪

60:輸出軸

61:迫緊件

70:軸承

80:間隔環

圖1係本創作較佳實施例的外觀立體示意圖。 圖2係本創作較佳實施例的另一外觀立體示意圖。 圖3係本創作較佳實施例的元件分解示意圖。 圖4係本創作較佳實施例的另一元件分解示意圖。 圖5係本創作較佳實施例沿圖6之B-B割面線的剖面示意圖。 圖6係本創作較佳實施例沿圖5之A-A割面線的剖面示意圖。 圖7係本創作較佳實施例沿圖6之C-C割面線的剖面示意圖。 圖8係本創作較佳實施例沿圖6之D-D割面線的剖面示意圖。

10:機殼

11:環殼

12:輸入端蓋

13:輸出端蓋

20:輸入軸

201:第一端

202:第二端

21:鍵槽

22:驅動齒輪

23:太陽齒輪

24:第一卡合鍵

25:第二卡合鍵

30:環齒輪聯結件

301:第一側

302:第二側

40:第一減速組

42:中間齒輪

43:內齒輪

50:行星減速組

51:行星架

511:行星臂

53:行星齒輪

54:環齒輪

60:輸出軸

61:迫緊件

70:軸承

80:間隔環

Claims (5)

1. 一種單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其包括：一機殼，其內部中空；一輸入組，其包括有一輸入軸、一驅動齒輪及一太陽齒輪；該輸入軸呈桿狀且能轉動地穿置於該機殼；該驅動齒輪與該太陽齒輪同軸地結合於該輸入軸且能與該輸入軸一起旋轉；一環齒輪聯結件，其位於該機殼內、同軸地套設於該輸入軸且能以該輸入軸為軸心而旋轉；一第一減速組，其位於該機殼內且包括有多數個中間齒輪及一內齒輪；該多數個中間齒輪等角度地圍繞該驅動齒輪，各該中間齒輪能夠在固定的位置旋轉且與該驅動齒輪相嚙合；該內齒輪呈環狀且圍繞該多數個中間齒輪、與各該中間齒輪相嚙合且能圍繞該多數個中間齒輪旋轉；以及一行星減速組，其位於該機殼內且包括有一行星架、多數個行星齒輪及一環齒輪；該行星架包括有一輸出軸，該輸出軸能轉動地設於該機殼；該多數個行星齒輪等角度地圍繞該太陽齒輪，各該行星齒輪能轉動地結合於該行星架且與該太陽齒輪相嚙合；該環齒輪圍繞該多數個行星齒輪、與各該行星齒輪相嚙合且能圍繞該多數個行星齒輪旋轉；其中，該第一減速組和該行星減速組分別位於該環齒輪聯結件的相對兩側；該內齒輪和該環齒輪固結於該環齒輪聯結件，且該內齒輪、該環齒輪能與該環齒輪聯結件一起旋轉；該輸入軸由一單一動力源所驅動，該輸入軸驅動該驅動齒輪和該太陽齒輪旋轉；該行星減速組的各行星齒輪由該太陽齒輪和該環齒輪二自由度地輸入動力，使該行星架受該多數個行星齒輪所驅動而相對該輸入軸減速旋轉。
2. 如請求項1所述之單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其中所述機殼包括有一環殼，該環殼係包括有分別呈弧形的兩殼體，該環殼係由兩該殼體對合而成。
3. 如請求項2所述之單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其中所述的環齒輪聯結件係由兩聯結塊結合而成。
4. 如請求項1所述之單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構，其中所述的環齒輪聯結件係由兩聯結塊結合而成。
5. 如請求項1所述之單動力源二自由度行星齒輪M級減速複合機構係利用該第一段減速組使該內齒輪作反向旋轉，並帶動各該行星齒輪旋轉，而各該行星齒輪經該太陽齒輪與該環齒輪速差，使各該行星齒輪帶動該行星架作大減速低速旋轉，其差速速比藉由該第一段減速組帶動該環齒輪與該太陽齒輪反向旋轉與齒數配比進行合成獲得所需大減速比。