TWM520586U - 減速機構 - Google Patents

Description

減速機構

本新型是一種減速機構，特別是提供一種體積較輕薄且減速比充足的減速機構。

減速機為普遍應用在生活中的動力傳動機構，最貼近一般使用者的例子即為時鐘，配合兩種不同減速比的減速機構，時鐘可以僅用單一一個馬達來同時控制秒針、分針以及時針。

減速機構的另外一個應用是關於扭矩放大的特性，同一個動力源之下，當齒輪的轉速倍數下降時，則輸出的扭矩則倍數放大，這樣的特性廣泛地被應用在交通工具或是高負載的機具上，例如汽車、貨輪與建築用吊臂等裝置。

達到減速機構功能的形式有許多，最簡單的一種為利用齒輪齒數(即大小相異的齒輪)來調變轉速以及扭力，另有一種為利用輸入端偏心旋轉以進行間歇性傳動(擺線型)，並藉之放慢輸出端的轉速以達減速效果。

然而，依靠增加齒數之減速機構所需佔有的空間較大，且傳動過程中對於各部件的強度要求較高；而採 用偏心旋轉的方式能夠節省空間，但欲提升至較大的減速比則有設計上的困難，經常使減速機構過於複雜。

此外，習用的減速機構並不會特別考量保養檢修問題，即機構各處之傳動部件需個別潤滑，如此保養時較無法達到均勻潤滑以及省時省力。

因此，為求克服習用技術所遭遇的問題，本新型提出一種減速機構，運用結構特殊的擺線輪來協同輸入軸偏心旋轉，並且能夠在有限空間中將減速機構的減速比放大兩次。此外，本新型之減速機構的大多數部件皆露出於同一個平面，可快速且均勻地完成潤滑保養工作。

依據本新型之一實施方式，提供一種減速機構，其包含一環輪、一擺線輪、複數外滾動元、複數內滾動元、一偏心輸入軸以及一輸出輪。

環輪具有一內環面，且內環面環設有複數齒。擺線輪容納於環輪並且與內環面相對應，擺線輪設有複數外容置槽及複數內容置槽，每個外容置槽與內容置槽又分別容納一個外滾動元以及內滾動元，且各個外滾動元和內滾動元皆可自體旋轉。

偏心輸入軸驅動擺線輪，由於擺線輪相對於偏心輸入軸的旋轉軸是偏心，因此擺線輪將隨著偏心輸入軸的旋轉而被帶動公轉，又擺線輪公轉時帶動前述的外滾動元移動，使外滾動元偏移接觸位於內環面的齒，此時外滾 動元與前述齒產生相對滑移，藉而使擺線輪發生偏移而減速自轉。

輸出輪設有對應前述複數個內滾動元之複數驅動元，因外容置槽與內容置槽固定設置於擺線輪上，兩者相對位置固定，因此外滾動元與內滾動元的相對位置也固定，當擺線輪受外滾動元連動時，內滾動元亦被同步連動而偏移接觸前述驅動元，此時驅動元亦發生偏移而減速自轉。

由本實施方式可知，本新型利用擺線輪形成內外兩組減速機構，第一組為齒與外滾動元，偏心輸入軸每自轉一周，擺線輪偏心轉動的同時，藉由外滾動元的滑移而偏轉行進一個齒的齒距，藉由這樣的自轉差異達成第一次減速。第二組為內滾動元與驅動元，利用擺線輪內外兩側的內滾動元與外滾動元之相對位置固定的特性，繼續以擺線輪做為輸出輪的動力源，並透過相同的滑移原理而令輸出輪的最終轉速被減緩兩次。

在本實施方式中，前述各個外滾動元的寬度可小於相鄰的任兩個齒的距離、且各個驅動元的寬度可小於相鄰的任兩個內滾動元的距離，如此可以使外滾動元以及驅動元在旋轉滑移時容納在兩個齒以及內滾動元之間，減少減速機構的體積。

再者，為了進一步有效地利用減速機構內部空間，擺線輪可以內凹，此時擺線輪具有一外側面以及一內側面，且包含了由外側面朝向內側面凹設的外容置槽、以 及由內側面朝向外側面凹設的內容置槽，除了減少擺線輪的不必要體積以節省空間外，槽狀的設置也能有利於外滾動元以及內滾動元在運轉時較穩定。

做為容納擺線輪的元件，環輪可以是形如碗狀的殼體以覆蓋輸出輪，使外滾動元、擺線輪以及內滾動元容置在環輪與輸出輪之間。藉此，環輪可同時發揮殼體保護作用、以及配合外滾動元轉動的功效，合併上述多種結構設計，使減速機構的體積得以進一步縮小。

由前述介紹可知，減速機構的輸出輪與偏心輸入軸之間具有一減速比，且此減速比可以由外滾動元以及驅動元的數量決定，例如乘積。

本新型的另一個優點是：習用的減速機構產品的各處傳動部件很可能深藏在機構中，日常潤滑保養時亦不可能將減速機構拆解，使得保養維修充滿諸多不便。本新型之減速機構的齒、外滾動元、擺線輪、偏心輸入軸以及內滾動元等需要樞轉的元件可以全部接離於輸出輪之一面上，僅需將環輪與輸出輪分離即可一次潤滑所有元件，使維修保養之流程簡易有效率。此外，本新型之減速機構的偏心輸入軸、外滾動元、擺線輪以及內環面四者可以等高，這樣設計的好處在於：偏心輸入軸旋轉時，偏心輸入軸與擺線輪、擺線輪與外滾動元、外滾動元以及齒的這三層傳動關係被全數維持在同一個平面上、且接觸面也是完全同長度地互相咬合，藉此能夠發揮極為穩定的傳動效 益，不容易因咬合面小或是咬合處不均勻而難以維持各元件的正確傳動。

依據本新型之另一實施方式，提供一種減速機構，其包含一環輪、一擺線輪、複數外滾動元、一偏心輸入軸以及一輸出輪。

本實施方式有關於環輪、擺線輪、偏心輸入軸以及輸出輪的配置關係與前述第一實施方式相同，故此處不再贅述。

而本實施方式與第一實施方式之差異在於外滾動元為可旋轉地設置在擺線輪上，例如使用固設的滑輪等構件。而擺線輪內部可以製成一體化，此種設置方式可以簡化對擺線輪加工的程序，即可以免去內容置槽的開設動作，且也可以省去內滾動元，使減速機構的構造簡單化。當然，考慮運轉的穩定性，擺線輪之外側面仍可以開設向內側面凹設的複數外容置槽來裝設這些外滾動元。

此外，本實施方式的各個外滾動元之寬度仍可以小於相鄰兩個齒的距離。前述齒、外滾動元、擺線輪以及偏心輸入軸亦可以接離於輸出輪之一面上，且滾動元和擺線輪同樣可以如同前述實施方式一般地容置於環輪與輸出輪之間。與上一實施方式相同，偏心輸入軸、外滾動元、擺線輪以及內環面四者可以等高，此設計之理由與優點同前述所載，此處不再贅述。

100‧‧‧減速機構

200‧‧‧環輪

201‧‧‧內環面

210‧‧‧齒

300‧‧‧擺線輪

301‧‧‧外側面

302‧‧‧內側面

303‧‧‧外容置槽

304‧‧‧內容置槽

400‧‧‧外滾動元

500‧‧‧內滾動元

600‧‧‧偏心輸入軸

700‧‧‧輸出輪

710‧‧‧驅動元

第1圖係繪示本新型一實施方式之減速機構的爆炸視圖；第2圖係繪示第1圖之減速機構的外滾動元與內滾動元設置示意圖；第3A圖係繪示第1圖之減速機構的組合示意圖；第3B圖係繪示第3A圖之減速機構的剖線A-A剖示圖；第4圖係繪示第3A圖之減速機構的剖線B-B示意圖；以及第5圖係繪示第1圖之減速機構的輸出輪接離示意圖。

第1圖係繪示本新型一實施方式之減速機構100的爆炸視圖。請參照第1圖，減速機構100包含一環輪200、一擺線輪300、複數外滾動元400、複數內滾動元500、一偏心輸入軸600以及一輸出輪700。

環輪200呈現碗狀而具有一內環面201，內環面201又向內環設有複數齒210。第2圖係繪示第1圖之減速機構100的外滾動元400與內滾動元500設置示意圖。請配合參照第2圖，擺線輪300可以大致分為外圈以及內圈，且分別設有複數外容置槽303以及複數內容置槽304，每個外容置槽303與內容置槽304即分別用於容納一個外滾動元 400以及一個內滾動元500，且內外的這些滾動元皆可以自體旋轉。為了節省各個傳動部件在減速機構100內佔用的配置空間，本實施方式的擺線輪300在外圈與內圈分別具有一外側面301及一內側面302，如第2圖所示，外容置槽303是由外側面301朝向內側面302凹設，同理，內容置槽304則自內側面302朝外側面301凹設。如此一來，不但外滾動元400與內滾動元500在運轉時有較好的穩定性，且可以縮小減速機構100的體積。

需注意的是，由於機械之滾動傳動可選用的機構甚多，第1圖與第2圖所繪示的外滾動元400與內滾動元500僅為示意用途，並非如元件名稱或是圖中所繪而被限定為滾柱。同樣的，只要內外兩側的滾動元可以穩定裝設，則外容置槽303與內容置槽304也可以是任意的形狀。

第3A圖係繪示第1圖之減速機構100的組合示意圖。配合參照第3A圖，偏心輸入軸600貫穿環輪200與擺線輪300，由於環輪200的形狀所致，外滾動元400、擺線輪300以及內滾動元500(位於擺線輪300內側而未於圖中繪出)容納在環輪200的內環面201，環輪200再覆蓋於輸出輪700，如此使所有傳動部件都受到外殼遮蔽保護。

此外，第3A圖中之偏心輸入軸600、外滾動元400、擺線輪300以及內環面201互為等高，如此能夠使傳動時各處的咬合傳動維持在同一個平面上、且各層傳動元件的咬合面長度相等，有益於減速機構100的穩定運作。

由第3A圖可知，偏心輸入軸600的旋轉軸與擺線輪300的中心軸偏離，因此，當偏心輸入軸600旋轉時，擺線輪300及裝設於其上的外滾動元400與內滾動元500將同偏心輸入軸600的旋轉方向隨之公轉。

第3B圖係繪示第3A圖之減速機構100的剖線A-A剖示圖。請一併參照第1圖、第3A圖與第3B圖，由第1圖的配置關係可知，輸出輪700上具有複數驅動元710，這些驅動元710用於配合內滾動元500傳動，也就是說，本實施方式的減速機構100是以偏心輸入軸600、擺線輪300、齒210、外滾動元400、內滾動元500、驅動元710、輸出輪700之順序來減速傳動的。

在第3A圖中，由於擺線輪300和環輪200互為偏心設置，故外滾動元400和齒210所構成的圓(如第3B圖所示)也互為偏心，擺線原理應用在本實施方式的減速機構100中，即是利用擺線輪300偏心公轉時，部分外滾動元400和部分齒210的相對滑動而使擺線輪300發生自轉。

在3B圖中，當偏心輸入軸600每旋轉一周時，外滾動元400則藉由與內環面201之齒210的相對滑移，反方向旋轉至下一個外滾動元400之位置。本實施方式中，外滾動元400之數量較內環面201之齒210的數量少1，例如圖中外滾動元400為8個，齒210為9個，則此時減速比為8/(8-9)=-8，表示擺線輪300以相對於偏心輸入軸600八分之一的轉速反向旋轉。

上述藉由擺線方程式、齒210以及外滾動元400的數量來調整減速比之技術為現有技藝與知識，故此處不深究其原理細節。

第4圖係繪示第3A圖之減速機構100的剖線B-B示意圖。請繼續參照第4圖，此圖係示意減速機構100的內部傳動配置，驅動元710被設置在輸出輪700上，因此各個驅動元710圍繞輸出輪700中心的公轉轉速即等於最終的輸出轉速。

對於擺線輪300內側的傳動而言，內滾動元500可視為主動針輪，而驅動元710則為從動針輪，此時這些驅動元710將以前述外滾動元400相對於齒210的模式，即當擺線輪300每轉一圈時，內側的驅動元710被帶動，並以相對擺線輪300旋轉方向之反向旋轉，滑移至下一個驅動元710的位置，故輸出輪700的旋轉方向與偏心輸入軸600相同。

由上述可知，偏心輸入軸600轉動時，受擺線運動而發生自轉者有兩處，一為擺線輪300因應內環面201之齒210滑移所發生的自轉、另一為驅動元710因應隨擺線輪300自轉的內滾動元500滑移所發生的自轉。

在第4圖中，驅動元710的數量為8個，內滾動元500的數量為7個，輸出輪700相較於擺線輪300的減速比將成為8/(7-8)=-8，故最終輸出輪700相較於偏心輸入軸600減速64倍。

當然，上述各個元件的數量僅是為了說明需要，本實施方式的主要特點在於元件之間的配置關係，故上述的數量或其所構成的減速比並非本新型之必要限制。

而由第3B圖以及第4圖可知，各個外滾動元400的寬度可以小於相鄰兩個齒210的距離，而各個驅動元710的寬度也可小於相鄰兩個內滾動元500的距離。如此一來，外滾動元400和驅動元710在傳動過程中可以被容納於上述的距離內，可分別使環輪200和擺線輪300的半徑被設計得更小。

在另一未繪示的實施方式中，本新型之減速機構100可以省略內容置槽304以及內滾動元500。由第一實施方式可知，只要外滾動元400可以相對於固定不動的環輪200滑移，則內環面201的齒210可以僅為弧狀的凸塊。也就是說，只要滑移動作可以被確保順暢進行，則不強制相對滑移的兩者都需滾動或旋轉。套用此一原理，前述的擺線輪300之內側面302可以朝向驅動元710凸出弧狀的凸塊，形成與內環面201之齒210類似的構造，如此一來，擺線輪300的之內側面302將可製成一體化，使構造進一步地簡化。

第5圖係繪示第1圖之減速機構100的輸出輪700接離示意圖。請參照第5圖，為清楚說明減速機構100的另一個優點，圖中省略環輪200以及擺線輪300，由第3A圖與第5圖可知，齒210、外滾動元400、擺線輪300、偏心輸入軸600以及內滾動元500皆露出在輸出輪700附近 的一個平面上而與之接離，故僅需將輸出輪700拆下即可直接檢視減速機構100中的所有元件，如此可使減速機構100的潤滑保養、檢修以及元件拆換容易許多。

由上述各個實施方式所揭露內容，本新型至少具備以下優點：第一，利用設置於擺線輪內外雙側的滾動元，減速機構可以在有限的空間內完成兩次減速，有效地利用空間同時，更提供了充足的減速比。第二，本新型的減速機構體積輕薄且結構較為簡化，不僅有利於調整參數加以改造，且此結構使各個部件在傳動過程中相對穩定，使減速機構產品更加可靠。第三，本新型之減速機構的所有傳動部件皆露出於輸出輪，方便日常例行之潤滑保養以及後續元件拆換，提高檢修效率。

雖然本新型已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何熟習此技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧減速機構

200‧‧‧環輪

201‧‧‧內環面

210‧‧‧齒

300‧‧‧擺線輪

301‧‧‧外側面

302‧‧‧內側面

303‧‧‧外容置槽

304‧‧‧內容置槽

400‧‧‧外滾動元

500‧‧‧內滾動元

600‧‧‧偏心輸入軸

700‧‧‧輸出輪

710‧‧‧驅動元

Claims (21)

1. 一種減速機構，包含：一環輪，其具有一內環面，且該內環面環設有複數齒；一擺線輪，設有複數外容置槽及複數內容置槽；複數外滾動元，各該外滾動元分別可旋轉地容納於一該外容置槽，且各該外滾動元對應該些齒；複數內滾動元，各該內滾動元分別可旋轉地容納於一該內容置槽；一偏心輸入軸，驅動該擺線輪偏心轉動而帶動該些外滾動元偏移接觸該些齒，藉各該外滾動元相對該些齒的滑動而使該擺線輪減速自轉；以及一輸出輪，設有對應該些內滾動元的複數驅動元，該些內滾動元受該擺線輪帶動而偏移接觸一該驅動元，藉各該內滾動元相對該些驅動元的滑動而使該輸出輪減速自轉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中各該外滾動元之寬度小於相鄰之任二該齒的距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中各該驅動元之寬度小於相鄰之任二該內滾動元的距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中該擺線輪內凹而具有一外側面及一內側面，且該些外容置槽自該外側面朝該內側面凹設。
5. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中該擺線輪內凹而具有一外側面及一內側面，且該些內容置槽自該內側面朝該外側面凹設。
6. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中該些齒、該些外滾動元、該擺線輪、該偏心輸入軸以及該些內滾動元皆接離於該輸出輪之一面上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中該環輪為碗狀並覆蓋該輸出輪，且該些外滾動元、該擺線輪以及該些內滾動元容置於該環輪與該輸出輪之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中該輸出輪與該偏心輸入軸具有一減速比，且該減速比為該些外滾動元之數量與該些驅動元之數量的乘積。
9. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中該偏心輸入軸與該擺線輪的自轉方向相異。
10. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中該輸出輪與該擺線輪的自轉方向相異。
11. 如申請專利範圍第1項所述之減速機構，其中該些外滾動元、該擺線輪以及該內環面三者等高。
12. 一種減速機構，包含：一環輪，其具有一內環面，且該內環面環設有複數齒；一擺線輪，對應該環輪；複數外滾動元，各該外滾動元分別可旋轉地設置於該擺線輪上；一偏心輸入軸，驅動該擺線輪偏心轉動而帶動該些外滾動元偏移接觸該些齒，藉各該外滾動元相對該些齒的滑動而使該擺線輪減速自轉；以及一輸出輪，設有複數驅動元，該些驅動元受該擺線輪偏心轉動而帶動，藉各該驅動元相對該擺線輪的滑動而使該輸出輪減速自轉。
13. 如申請專利範圍第12項所述之減速機構，其中各該外滾動元之寬度小於相鄰之任二該齒的距離。
14. 如申請專利範圍第12項所述之減速機構，其中該擺線輪內凹而具有一外側面及一內側面，且該擺線輪設有自該外側面朝該內側面凹設的複數外容置槽。
15. 如申請專利範圍第14項所述之減速機構，其中各該外滾動元分別裝設於該擺線輪之一該外容置槽上。
16. 如申請專利範圍第12項所述之減速機構，其中該些齒、該些外滾動元、該擺線輪以及該偏心輸入軸皆接離於該輸出輪之一面上。
17. 如申請專利範圍第12項所述之減速機構，其中該環輪為碗狀並覆蓋該輸出輪，且該些外滾動元以及該擺線輪容置於該環輪與該輸出輪之間。
18. 如申請專利範圍第12項所述之減速機構，其中該輸出輪與該偏心輸入軸具有一減速比，且該減速比為該些外滾動元之數量與該些驅動元之數量的乘積。
19. 如申請專利範圍第12項所述之減速機構，其中該偏心輸入軸與該擺線輪的自轉方向相異。
20. 如申請專利範圍第12項所述之減速機構，其中該輸出輪與該擺線輪的自轉方向相異。
21. 如申請專利範圍第12項所述之減速機構，其中該些外滾動元、該擺線輪以及該內環面三者等高。