自动减速比转换装置

摘要

一种自动减速比转换装置(24)，配备有连接到输入轴(30)的太阳齿轮(44)、连接到丝杠轴(36)的第一和第二承载件(50、52)、与太阳齿轮(44)啮合且可旋转地安装在第一和第二承载件(50、52)中的行星齿轮(46)、以及与行星齿轮(46)啮合且能够在轴向上移动的内齿轮(66)。在内齿轮(66)和第二承载件(52)之间配置密封构件(86)，用于调节内齿轮(66)在轴向上的移动，同时当施加等于或大于预定值的推力时，使内齿轮(66)能够在轴向上移动。

权利要求

1.一种用于自动转换连接到旋转驱动源(26)的输入轴(30)与连接到传动构件(42)的输出轴(36)之间的减速比的自动减速比转换装置，其特征在于，包括：太阳齿轮(44)，所述太阳齿轮(44)连接到所述输入轴(30)；

第一承载件(50)和第二承载件(52)，所述第一承载件(50)和第二承载件(52)连接到所述输出轴(36)；

行星齿轮(46)，所述行星齿轮(46)可旋转地安装在所述第一承载件(50)和所述第二承载件(52)中，并且与所述太阳齿轮(44)啮合；

内齿轮(66)，所述内齿轮(66)与所述行星齿轮(46)啮合且能够在轴向上移动；

推力产生机构(68)，所述推力产生机构(68)在所述内齿轮(66)和所述行星齿轮(46)之间产生推力；

旋转调节机构(70)，当所述内齿轮(66)在至少一个轴向上移动时，所述旋转调节机构(70)调节所述内齿轮(66)的旋转移动；以及滑动阻力构件(86)，所述滑动阻力构件(86)配置在所述内齿轮(66)和第一承载件(50)、所述第二承载件(52)之间，用于调节所述内齿轮(66)在轴向上的移动，并且当施加等于或大于预定值的推力时，所述滑动阻力构件(86)使所述内齿轮(66)能够在轴向上移动。

2.如权利要求1所述的自动减速比转换装置，其特征在于，所述推力产生机构(68)由所述太阳齿轮(44)、所述行星齿轮(46)和所述内齿轮(66)组成，所述太阳齿轮(44)、所述行星齿轮(46)和所述内齿轮(66)均由斜齿轮构成。

3.如权利要求1所述的自动减速比转换装置，其特征在于，所述滑动阻力构件包括密封构件(86)，所述密封构件(86)设置在所述第二承载件(52)的外周表面上，或设置在所述内齿轮(66)的外部构件(87)的内周表面上，所述外部构件(87)从外部安装到所述第二承载件(52)上。

4.如权利要求1所述的自动减速比转换装置，其特征在于，

在所述第二承载件(52)的外周表面中设置球塞(88)；以及

在所述内齿轮(66)的内周表面上形成凹槽(90)，所述球塞(88)能够接合在所述凹槽(90)中。

5.如权利要求1所述的自动减速比转换装置，其特征在于，所述旋转调节机构(70)包括在所述内齿轮(66)的至少一个轴向侧中不可旋转的锁紧环(72)，其中，不可旋转地接合所述内齿轮(66)的爪构件(76a、78a)分别设置在所述锁紧环(72)和所述内齿轮(66)上。

6.如权利要求5所述的自动减速比转换装置，其特征在于，所述自动减速比转换装置进一步包括外壳(80)，该外壳(80)用于将所述锁紧环(72)固定在内部，其中，在所述锁紧环(72)上设置固定片(82a)，在所述外壳(80)中设置凹槽(84a)，所述固定片(82a)插入所述凹槽(84a)中以在其中不可旋转地保持所述锁紧环(72)。

说明书

自动减速比转换装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种自动减速比转换装置，该自动减速比转换装置用于自动转换连接到旋转驱动源的输入轴和连接到传动构件的输出轴之间的减速比。

背景技术

[0002] 迄今为止，作为传输工件等的工具，电动传动装置已被广泛地使用，在这种电动传动装置中，丝杠由诸如电动机等的旋转驱动源的旋转驱动力可旋转地驱动，从而移动用于传输工件的滑块(传动构件)。

[0003] 这种类型的传动装置配备有连接到旋转驱动源的输入轴和连接到传动构件的输出轴，并且进一步包括能够改变输入轴和输出轴之间减速比的行星机构(planetary mechanism)。

[0004] 关于配备有这种行星机构的设备，日本特开平第2007-092982号公报中公开的自动减速比转换装置已为人所知。该自动减速比转换装置具有由斜齿轮(helical gear)构成的太阳齿轮(sun gear)、由斜齿轮构成的内齿轮和由斜齿轮构成的行星齿轮。该装置进一步包括：行星齿轮机构，该行星齿轮机构轴向支撑行星齿轮以使其能够旋转，并且包括随行星齿轮的公转(revolution)一起旋转的承载件(carrier)；粘性阻力媒质，该粘性阻力媒质被设置在插入内齿轮中的承载件的内部构件、行星齿轮和内齿轮之间，在内齿轮和行星齿轮之间引起推力的产生；以及控制单元，该控制单元利用所述推力引起内齿轮在输入轴方向上或在输出轴方向上的平行位移，所述推力的变化与输出负载的增减相一致。

[0005] 根据上述日本特开平第2007-092982号公报，通过利用粘性阻力媒质，根据输出负载的增大和减小，内齿轮在推力作用下在输入轴方向上或在输出轴方向上平行移位。因此，内齿轮的旋转移动受到控制，从而通过在行星齿轮的自转和公转之间转换来自动地执行减速比的转换。

[0006] 然而，例如，由于使用润滑脂来提供粘性阻力，所以润滑脂的粘性(阻力系数)倾向于随温度变化而变化，而且还存在对润滑脂泄漏可能发生的担忧。因此，存在电动传动装置的转矩特性容易变化的问题。

发明内容

[0007] 考虑到上述问题，本发明的目的在于提供一种不受温度变化等影响的自动减速比转换装置，并且该自动减速比转换装置利用简单的机械结构就能够可靠地获得固定(固定数值)的转矩特性。

[0008] 本发明涉及一种用于自动地转换连接到旋转驱动源的输入轴与连接到传动构件的输出轴之间减速比的自动减速比转换装置。

[0009] 根据本发明的自动减速比转换装置包括：连接到输入轴的太阳齿轮；连接到输出轴的承载件；在与太阳齿轮啮合的同时可旋转地安装在承载件中的行星齿轮；与行星齿轮啮合且能够在轴向上移动的内齿轮；在内齿轮和行星齿轮之间产生推力的推力产生机构；当内齿轮在至少一个轴向上移动时调节内齿轮的旋转移动的旋转调节机构；以及配置在内齿轮和承载件之间、用于调节内齿轮在轴向上的移动的滑动阻力构件，并且当施加等于或大于预定值的推力时，该滑动阻力构件使内齿轮能够在轴向上移动。

[0010] 根据本发明，滑动阻力构件被配置在内齿轮和承载件之间，从而当施加等于或大于预定值的推力时，使内齿轮可以在轴向上移动。因此，与使用粘性阻力媒质的结构相比，阻力系数因温度变化而波动和粘性阻力媒质的泄漏都不会发生，从而在正常运转下，能够保持定量的转矩特性。因此，利用简单的机械结构就能够高精度地实现减速比的自动转换。

[0011] 通过下面的说明，并结合以示意性实例的方式显示本发明的优选实施例的附图时，本发明的上述和其他的目的、特点和优点变得更加地清楚。

附图说明

[0012] 图1是包含有根据本发明实施例的自动减速比转换装置的电动传动装置的外部立体图；

[0013] 图2是显示电动传动装置的剖面说明图；

[0014] 图3是显示自动减速比转换装置的剖面说明图；

[0015] 图4是显示自动减速比转换装置的分解立体图，局部存在省略；

[0016] 图5是显示自动减速比转换装置的立体图，局部存在省略；

[0017] 图6是构成自动减速比转换装置的锁环和外壳的分解立体图；

[0018] 图7是显示构成自动减速比转换装置的斜齿轮啮合状态的说明图。

具体实施方式

[0019] 图1是包含了根据本发明自动减速比转换装置24的电动传动装置10的外部立体图。该自动减速比转换装置24不限于在下述电动传动装置中使用，还可以在各种其它类型的设备中使用。

[0020] 如图1和图2所示，电动传动装置10包括：在轴向(箭头A和B的方向)上延伸的细长的本体12；连接到本体12的一端的盖单元14；平行于本体12设置、可由电信号旋转驱动的驱动部16；设置在本体12内且具有位移螺母18的位移机构20，该位移螺母18通过来自驱动部16的驱动力可移动经过给定行程；将驱动部16的驱动力传输到位移机构20的驱动力传输机构22；和根据本实施例的自动减速比转换装置24，该自动减速比转换装置24能够变化速度，并且将从驱动部16传输的驱动力传输到位移机构20。

[0021] 驱动部16包括旋转驱动源26，该旋转驱动源由例如直流电动机、步进电动机或类似驱动源构成，这些驱动源可由从未图示的电源对其供给的电流旋转驱动。如图2所示，驱动力传输机构22包括连接到旋转驱动源26的驱动轴26a的驱动皮带轮(drive pulley)28、安装在输入轴30上的被动摩擦轮(driven pulley)32以及悬挂在驱动皮带轮28和被动摩擦轮32之间的牙轮皮带(timing belt)34。驱动力传输机构22容纳在盖单元
14内。

[0022] 位移机构20包括容纳在本体12内的丝杠轴(输出轴)36、与丝杠轴36螺旋适配的位移螺母18、安装在位移螺母18的外圆周侧上的活塞38、连接到活塞38的一端的活塞杆40、以及安装到活塞杆40的一端的插座(传动构件)42。

[0023] 如图3至图5所示，自动减速比转换装置24配备有固定到输入轴30的末端的太阳齿轮44。多个行星齿轮46，例如三个，与太阳齿轮44啮合。每个行星齿轮46在其两端处可通过各销48被第一承载件50和第二承载件52可旋转支撑。

[0024] 在第一承载件50的中心形成花键孔(spline hole)54，连接轴56的花键轴部58被啮合并安装到该花键孔54中。丝杠轴36的一端插入并附接到连接轴56。连接轴56和第一承载件50通过轴承60在本体12中可被旋转地支撑。输入轴30通过轴承62和轴承64在第二承载件52和盖单元14中可被旋转支撑。

[0025] 每个行星齿轮46与大直径的内齿轮66一体啮合。太阳齿轮44、行星齿轮46和内齿轮66分别被构建为斜齿轮，从而构成在内齿轮66和行星齿轮46之间产生推力的推力产生机构68。

[0026] 此外，自动减速比转换装置24配备有旋转调节机构70，当内齿轮66在轴向(箭头A和B的方向)上移动时，该旋转调节机构70调节内齿轮66的旋转移动。旋转调节机构70包括配置在内齿轮66的一个轴向侧(箭头B的方向)上的第一锁环(锁紧环)72，和配置在内齿轮66的另一个轴向侧(箭头A的方向)上的第二锁环(锁紧环)74。

[0027] 如图4所示，在第一锁环72的一端侧表面上设置多个第一爪构件76a，此外，同时在内齿轮66上形成多个第一爪构件78a，该第一爪构件78a与第一爪构件76a接合，从而使内齿轮66保持不可旋转状态。此外，在第二锁环74的一端表面上设置多个第二爪构件76b，同时在内齿轮66上形成多个第二爪构件78b，该第二爪构件78b与第二爪构件76b接合，从而使内齿轮66保持不可旋转状态。

[0028] 第一锁环72被设置在第一外壳80内。如图4和图6所示，在第一锁环72上设置第一固定片(fixing tabs)(即卡扣配件(snap-fits))82a，同时在第一外壳80中设置多个凹槽84a，第一固定片82a插入该凹槽84a中以使第一锁环72保持不可旋转状态。

[0029] 类似地，第二锁环74被设置在第二外壳85内。在第二锁环74上设置多个第二固定片(即卡扣配件)82b，同时在第二壳体85中设置凹槽84b，第二固定片82b插入该凹槽84b中以使第二锁环74保持不可旋转状态。

[0030] 在内齿轮66和第二承载件52之间，设置诸如密封构件86的滑动阻力构件，该密封构件86调节内齿轮66在轴向上的移动，同时当施加等于或大于预定值的推力时，还能够使内齿轮66在轴向上移动。例如，在第二承载件52的外圆周上安装密封构件86。内齿轮66进一步包括从外部安装到第二承载件52上的外部构件87，以便密封构件86与外部构件
87的内圆周保持滑动接触。密封构件86也可以安装在外部构件87的内周上。

[0031] 在第二承载件52的外周中安装多个球塞(ball plunger)88，每个球塞88以给定的角度间隔。在内齿轮66的外部构件87的内周表面上形成凹槽90。构成每个球塞88组件的球被设置与凹槽90滑动接触，并且分别被弹簧离心向外偏离。

[0032] 下文将说明关于电动传动装置10的自动减速比转换装置24的运转。

[0033] 首先，通过从未图示的电源向驱动部16供给电流，驱动皮带轮28由旋转驱动源26的驱动轴26a可旋转驱动，从而使旋转驱动力通过牙轮皮带34传输到被动摩擦轮32。因此，从盖单元14侧观察时，连接到被动摩擦轮32的输入轴30以，比方说，顺时针方向旋转。

[0034] 如图3所示，太阳齿轮44被轴向固定到输入轴30上并且随之旋转。当具有低负载的旋转被传输到输入轴30时，在第二承载件52的外圆周上安装用作滑动阻力构件的密封构件86，于是通过密封构件86和内齿轮66的外部构件87的内周表面之间的静态摩擦力，行星齿轮46不自转而是公转。因此，内齿轮66与第一和第二承载件50、52在相同的方向(顺时针方向)上一体旋转。

[0035] 连接轴56被花键连接(spline-connected)到第一承载件50，因而固定到连接轴56的丝杠轴36与第一承载件50整体旋转。因此，位移螺母18与活塞38在，比方说箭头B的方向上整体移动，于是活塞杆40和插座42也在箭头B的方向上移动。

[0036] 当超过预定转矩的负载通过插座42从外部施加到丝杠轴36时，由于太阳齿轮44的旋转，行星齿轮46开始自转，同时也公转。因此，与行星齿轮46啮合的内齿轮66在相对于第一和第二承载件50、52的相反方向(逆时针方向)上旋转(见图7)。

[0037] 此时，由于旋转阻力，推力通过推力产生机构68在轴向上施加到内齿轮66。另外，当产生等于或大于预定值的推力时，内齿轮66在，比方说，箭头B的方向上移动，同时反抗密封构件86的滑动摩擦力、并且反抗来自每个球塞88和凹槽90的接合阻力而旋转。

[0038] 当内齿轮66在箭头B的方向上移动时，第一爪构件78a与第一锁环72的第一爪构件76a接合，于是内齿轮66通过第一锁环72而保持不旋转状态。因此，在太阳齿轮44的旋转作用下，行星齿轮46在自转的同时在与太阳齿轮44相同的旋转方向上与第一和第二承载件50、52一体公转。因此，相对于输入轴30的旋转速度而减小的旋转速度和增大的转矩被传输到丝杠轴36。

[0039] 另一方面，当输入轴30通过旋转驱动源26在，比方说，逆时针的方向上旋转，并且超过预定转矩的负载施加到丝杠轴36时，内齿轮66在箭头A的方向上移动，并且通过第二爪构件76b、78b而相对于第二承载件52被不可旋转地支撑。因此，由于太阳齿轮44通过输入轴30而旋转，所以行星齿轮46在自转的同时与第一和第二承载件50、52一体公转，从而使减小的旋转速度和增大的转矩传输到丝杠轴36。

[0040] 在这种情况下，根据本实施例，太阳齿轮44、行星齿轮46和内齿轮66中的每个齿轮都由斜齿轮构成，并且作为滑动阻力构件的密封构件86被设置在内齿轮66和第二承载件52之间。因此，例如，与使用诸如润滑脂等的粘性阻力媒质的结构相比，阻力系数因温度变化而波动和粘性阻力媒质的泄漏都不会发生，并且当被施予等于或大于预定值的推力时，内齿轮66能够在轴向上可靠地移动。

[0041] 结果，就本实施例而言，在正常运转下能够保持固定(固定数值)的转矩特性，并且利用简单的机械结构就能够高精度地实现减速比的自动转换。

[0042] 通过斜齿轮在内齿轮66上产生的推力的预定值可以根据诸如斜齿轮的扭转角、密封构件86的阻力、球塞88的弹力和凹槽90的形状等条件而设定。

[0043] 此外，在本实施例中，多个球塞88被安装在第二承载件52的外周表面中，并且球塞88的球能够在其中滑动接触的凹槽90被设置在内齿轮66的外部构件87的内周表面上。因此，仅当施加等于或大于预定值的推力时，内齿轮66在轴向上相对于第二承载件52才可移动，从而转换减速的时刻可以量化确定。

[0044] 此外，根据本实施例，多个第一固定片82a被设置在第一锁环72在轴向上的一端上，同时内部被插入第一固定片82a的多个凹槽84a被设置在第一外壳80中。因此，仅通过将第一固定片82a插入凹槽84a中，就可以相对于第一外壳80固定第一锁环72，从而不需要专门的螺旋夹紧(screw-clamping)结构。因此，由于无须螺钉夹紧的转矩控制，所以可减少部件的数量和装配步骤，并且提高生产率。

[0045] 特别地，通过构建第一固定片82a使其具有卡扣配件，可以进一步简化第一锁环72的固定操作。在这种情况下，只要第一固定片82a防止第一锁环72的旋转，就无需考虑轴向上的固定结构。因此，进一步简化了设备的结构。

[0046] 尽管已经显示并具体说明了本发明的一个特定的优选实施例，但应理解，也可以对该实施例做出各种变化和修改，而不背离所附权利要求的范围。