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行星齿轮

阅读:467发布:2020-05-11

IPRDB可以提供行星齿轮专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种周转或者称之为行星齿轮的系统,带有两个内齿轮,具有外齿圈的太阳齿轮,两个行星齿轮,两个行星齿轮中的一个与内齿轮啮合,一个与太阳齿轮啮合。所述齿轮可以在第一种结构与第二种结构之间互换,其中,第一种结构通过行星齿轮与太阳齿轮中的一个相互作用,在输入轴与输出轴之间形成一个联动档链系,第二个结构通过另外一个行星齿轮与另外一个太阳齿轮的相互作用。形成联动档链系。从而,所述齿轮能够以简单而且可靠的方式在两个不同的齿轮比之间转换。,下面是行星齿轮专利的具体信息内容。

1.一种齿轮系统(1),该齿轮系统在输入轴(2)与输出轴(4) 之间提供齿轮比,所述系统包括:-初级内部从动内齿轮(5),该初级内部从动内齿轮(5)能够 围绕该齿轮系统的中心轴线(8)旋转,-次级内部从动内齿轮(6),该次级内部从动内齿轮(6)能够 围绕该齿轮系统的中心轴线(8)旋转,-初级外部从动太阳齿轮(7),该初级外部从动太阳齿轮(7) 能够围绕该齿轮系统的中心轴线(8)旋转,-次级外部从动太阳齿轮(9),该次级外部从动太阳齿轮(9) 能够围绕中心轴线(8)旋转,以及-第一组外部从动行星齿轮(11)和第二组外部从动行星齿轮 (12),所述行星齿轮被配置成能够围绕中心轴线(8)周转旋转,并 被配置成以同步的速度旋转,一组行星齿轮中的齿轮与所述内齿轮中 的一个啮合,并且,一组行星齿轮中的齿轮与所述太阳齿轮中的一个 啮合,其特征在于,所述系统能够至少在第一结构与第二结构之间互换, 其中,所述第一结构用于通过第一组行星齿轮(11)中的齿轮与所述 初级太阳齿轮(7)之间的相互作用,在输入轴与输出轴之间传递动力, 所述第二结构用于通过第二组行星齿轮(12)中的齿轮与所述次级太 阳齿轮(9)之间的相互作用,在输入轴与输出轴之间传递动力。

2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,通过在第一组行星齿 轮中的行星齿轮与第二组行星齿轮中的行星齿轮之间的齿轮啮合,使 行星齿轮的旋转是同步的。

3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,第一组行星齿轮中的 行星齿轮与第二组行星齿轮中的行星齿轮固定地连接,从而,齿轮以 相同的速度旋转。

4.如权利要求1所述的系统,其特征在于,在齿轮系统的至少两 个齿轮之间的相互作用是通过牵引或者通过磁力进行的。

5.如权利要求4所述的系统,包括转换装置,用于选择性地在限 制一个或者其它内齿轮的自由与围绕中心轴线旋转之间进行转换。

6.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,还包括至少一组附 加的外部从动行星齿轮,所述附加的外部从动行星齿轮能够围绕中心 轴线与第一和第二组行星齿轮中的行星齿轮同步地周转旋转。

7.如权利要求6所述的系统,还包括至少一个附加的内部从动内 齿轮,该附加的内部从动内齿轮与所述附加的一组行星齿轮中的齿轮 啮合。

8.如权利要求7所述的系统,其特征在于,内齿轮中的一个从一 个外部动力源接受动力,内齿轮中的另外一个向一个外部动力源传送 动力。

9.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,还包括至少一个附 加的太阳齿轮,该系统能够在第一、第二和至少一个附加结构之间改 变,其中,通过一组行星齿轮(11)中的齿轮与附加的太阳齿轮中的 一个之间的相互作用,在输入轴与输出轴之间传递动力。

10.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,所 述行星齿轮被行星架接合起来,该系统还包括用于限制或者防止行星 架旋转的制动装置。

11.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,太 阳齿轮(7、9)能够相对于行星齿轮运动。

12.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,输 入轴(2)围绕中心轴线(8)旋转。

13.如权利要求10所述的系统,其特征在于,输入轴(2)与至 少一个太阳齿轮形成一个整体。

14.如权利要求11-13所述的系统,其特征在于,至少一个太阳 齿轮(7、9)能够通过输入轴(2)的运动而相对于行星齿轮运动。

15.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,初 级和次级太阳齿轮(7、9)被接合在一起,以便以相同的速度旋转。

16.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,初 级太阳齿轮(7)与第一组行星齿轮(11)中的齿轮啮合,次级太阳齿 轮(9)与第二组行星齿轮(12)中的齿轮啮合,并且,其中,该系统 包括适合于选择性地将太阳齿轮中的一个联结到输入轴上的联结机 构。

17.如权利要求16所述的系统,其特征在于,所述联结机构还适 合于将初级和次级太阳齿轮两者从输入轴上脱离,从而防止动力从输 入轴向太阳齿轮传递。

18.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,输 出轴(4)围绕中心轴线(8)旋转。

19.如权利要求16所述的系统,其特征在于,输出轴(4)与初 级内齿轮(5)形成一个整体。

20.如权利要求19所述的系统,其特征在于,次级内齿轮(6) 经由联结器固定到参考系统上,该联结器至少在第一种状态下阻止次 级内齿轮相对于参考系统旋转,其中,联结器是柔性的,以便允许适 应于公差。

21.如权利要求20所述的系统,其特征在于,所述联结器在第二 种状态下允许次级内齿轮相对于参考系统旋转。

22.如权利要求20-21所述的系统,其特征在于,借助施加到次 级内齿轮上的转矩,所述联结器在第一和第二状态之间变换。

23.如权利要求20-22所述的系统,其特征在于,所述初级内齿 轮(5)能够旋转地悬浮在次级内齿轮(6)内。

24.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,内 齿轮中的至少一个形成用于所述齿轮系统的壳体的一部分。

25.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,适合于如下的结 构:在该结构中,输入轴(2)能够和输出轴(4)互锁,从而使两个 轴以相同的速度旋转。

26.如权利要求25所述的系统,其特征在于,当输入轴(2)与 输出轴(4)互锁时,经由齿轮的动力传递被中断。

27.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,所 述初级和次级太阳齿轮(7、9)具有不同的节圆或者直径。

28.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,每 一个行星齿轮具有不同的节圆或者直径。

29.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,不 相互作用的两个齿轮具有不同的齿轮模数。

30.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,适合于在不同的 结构之间变换,同时动力在输入轴与输出轴之间传递。

31.如前述权利要求中的任何一项所述的系统,其特征在于,所 述行星齿轮被行星架接合起来,所述系统能够在第一、第二和一个附 加结构之间互换,在所述附加结构中,行星架被用作用于齿轮系统的 输入轴。

32.如权利要求31所述的系统,其特征在于,所述行星架被附加 结构中的太阳齿轮中的一个驱动。

33.一种齿轮系统,在输入轴与输出轴之间提供齿轮比,所述系 统包括:-至少两个内部从动内齿轮,所述内部从动内齿轮能够围绕所述 齿轮系统的中心轴线旋转,以及-至少两组外部从动行星齿轮,所述外部从动行星齿轮被行星架 接合,以便围绕中心轴线周转旋转,并被设置成以同步的速度旋转, 其中一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,而另一组行星齿 轮中的齿轮与内齿轮中的另一个啮合,其特征在于,所述行星架有助于向齿轮系统输入动力,所述内齿 轮中的一个有助于从齿轮系统输出动力,所述齿轮系统包括制动装置, 所述制动装置用于限制或者防止所述系统的其它内齿轮旋转。

34.一种齿轮系统,在输入轴与输出轴之间提供齿轮比,所述系 统包括:-至少两个内部从动内齿轮,所述内部从动内齿轮能够围绕齿轮 系统的中心轴线旋转,-至少一个外部从动太阳齿轮,所述外部从动太阳齿轮能够围绕 齿轮系统的中心轴线旋转,以及-至少两组外部从动行星齿轮,所述外部从动行星齿轮被行星架 接合,以便围绕中心轴线周转旋转,并被配置成以同步的速度旋转, 一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,并且一组行星齿轮中 的齿轮与太阳齿轮中的一个啮合,其特征在于,太阳齿轮中的一个有助于向齿轮系统输入动力,并 且,内齿轮中的一个有助于从齿轮系统输出动力,所述齿轮系统包括 制动装置,所述制动装置用于限制或者防止其它内齿轮或者行星架的 旋转。

35.一种操作齿轮系统的方法,所述齿轮系统包括:

-初级内部从动内齿轮,

-次级内部从动内齿轮,

-初级外部从动太阳齿轮,所述初级外部从动太阳齿轮能够围绕 齿轮系统的中心轴线旋转,-次级外部从动太阳齿轮,所述次级外部从动太阳齿轮能够围绕 中心轴线旋转,-第一组外部从动行星齿轮和第二组外部从动行星齿轮,将所述 行星齿轮配置成围绕中心轴线周转旋转,并配置成以同步的速度旋转, 一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,另外一组行星齿轮中 的齿轮与太阳齿轮中的另外一个啮合,其特征在于,所述太阳齿轮相对于所述行星齿轮运动,以便建立 起初级太阳齿轮与第一组行星齿轮中的齿轮之间的相互作用,或者建 立起次级太阳齿轮与第二组行星齿轮中的齿轮之间的相互作用。

36.一种操作齿轮系统的方法,所述齿轮系统包括:

-至少两个内部从动内齿轮,所述内部从动内齿轮能够围绕所述 齿轮系统的中心轴线旋转,-至少两组外部从动行星齿轮,所述外部从动行星齿轮被行星架 接合起来,以便围绕中心轴线周转旋转,并被配置成以同步的速度旋 转,一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,另一组行星齿轮 中的齿轮与内齿轮中的另外一个啮合,其特征在于,向行星架上提供输入,从内齿轮中的一个提供输出, 同时,限制或者防止其它内齿轮旋转。

37.一种操作齿轮系统的方法,所述齿轮系统包括:

-至少两个内部从动内齿轮,所述内部从动内齿轮能够围绕齿轮 系统的中心轴线旋转,-至少一个外部从动太阳齿轮,所述外部从动太阳齿轮能够围绕 齿轮系统的中心轴线旋转,-至少两组外部从动行星齿轮,所述外部从动行星齿轮被行星架 接合起来,以便围绕中心轴线周转旋转,并被配置成以同步的速度旋 转,一组行星齿中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,并且一组行星齿轮 中的齿轮与太阳齿轮中的一个啮合,其特征在于,向太阳齿轮中的一个上提供输入,从内齿轮中的一 个提供输出,同时,限制或者防止其它内齿轮或者行星架旋转。

38.一种车辆,所述车辆包括多个轮子,通过权利要求1-34中 任何一项所述的齿轮系统向每一个轮子提供动力。

39.一种动力工具,所述动力工具包括输出部,通过权利要求1 -34中任何一项所述的齿轮系统向所述输出部提供动力。

40.一种伺服齿轮系统,所述伺服齿轮系统包括权利要求1-34 中任何一项所述的齿轮系统。

说明书全文

技术领域

本发明涉及齿轮系列,所述齿轮系列相互啮合到一起以便改变输 入轴与输出轴之间的机械效益,下面将所述齿轮系列称为齿轮系统或 者啮合齿轮系。更详细地说,本发明涉及周转齿轮系统,在所述周转 齿轮系统中,至少一个轮自身的轴线围绕另外一个固定轴线旋转,提 供输入轴和输出轴之间的齿轮比(传动比)。该系统包括:初级内部 从动内齿轮,次级内部从动内齿轮,能够围绕齿轮系统的中心轴线旋 转的初级外部从动太阳齿轮,能够围绕中心轴线旋转的次级外部从动 太阳齿轮,第一组外部从动行星齿轮,和第二组外部从动行星齿轮。 所述行星齿轮被配置成围绕中心轴线进行周转旋转。所述行星齿轮被 配置成以同步的速度旋转,一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个 啮合,另外一组行星齿轮中的齿轮与太阳齿轮中的一个啮合。

背景技术

行星式齿轮传动有时被称为“周转齿轮传动”,它描述的是一种带 有外壳的齿轮系统,其包括一个或者多个围绕位于中心的太阳齿轮旋 转的行星齿轮。有时,所述行星齿轮安装到一个可动的托架上。该托 架可以相对于外壳固定,或者也可以相对于外壳和/或相对于太阳齿轮 旋转。这种齿轮系统可以进一步包括带有径向朝内突出的齿轮齿的外 环齿轮,所述外环齿轮通常称为内齿轮。内齿轮与行星齿轮啮合,并 且,行星齿轮再次与太阳齿轮啮合。有几种方法能够将输入旋转转换 成输出旋转。一般地,上面所述的基本部件之一,即,太阳齿轮、托 架、或者内齿轮,被固定地保持;两个剩余的部件中的一个是输入部 件,向系统提供动力,最后一个部件是输出部件,从所述系统接受动 力。输入旋转与输出旋转的比率依赖于包含在所述系统中的每一个齿 轮中的齿数,并且还依赖于在哪个部件被保持固定。例如,当托架被 保持固定,利用太阳齿轮作为输入时,行星齿轮简单地以每一个齿轮 中的齿数决定的速度围绕它们自身的轴旋转。如果太阳齿轮具有S个 齿,每一个行星齿轮具有P个齿,所述比率等于S/P。如果内齿轮具 有A个齿,对于行星齿轮的每一转,行星齿轮以P/A转的比率驱动内 齿轮。
在实施行星齿轮系统的一个方案中,将内齿轮保持固定,利用太 阳齿轮作为输入齿轮。这将提供利用行星齿轮列能够达到的最低的齿 轮比,即,1/(1+A/S)。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的齿轮系统。从而,本发明的第一 个方面提供一种在“技术领域”部分中描述过的齿轮系统,所述齿轮系 统是可以在第一种结构与第二种结构之间变化的,其中,在所述第一 种结构中,通过在第一组行星齿轮的齿轮与初级太阳齿轮之间的相互 作用,在输入轴与输出轴之间传递动力,在所述第二种结构中,通过 在第二组行星齿轮的齿轮与次级太阳齿轮之间的相互作用,在输入轴 与输出轴之间传递动力。
这种齿轮系统以齿轮系统的相对较小的外部尺寸提供特别低的齿 轮比,从而可以应用于空间窄小的机械系统中。因为,与此同时,通 过第一组行星齿轮的齿轮和第一太阳齿轮之间的相互作用以及第二组 行星齿轮的齿轮和第二太阳齿轮之间的相互作用,经由输入轴接受到 的动力可以被可变地传递给输出轴,齿轮系统可以容易地在窄小的空 间中产生不同的齿轮比,而在这种窄小的空间中允许变速调档的齿轮, 在以前是非常昂贵、复杂或者非常敏感和不可靠的。
下面,将把齿轮称为元件,该元件通过与相邻的齿轮相互作用而 被驱动,或者该元件驱动相邻的齿轮,即,动力在相邻的齿轮之间传 递。内部从动指的是齿轮在面向中心轴线的内表面上被驱动,外部从 动指的是齿轮在背向中心轴线的外表面上被驱动。相邻齿轮之间的相 互作用可以包括通过齿轮的配合表面的齿连接进行的传统的齿轮啮 合,或者,相互作用可以根据牵引齿轮啮合原理进行,其中,动力通 过在相邻的齿轮之间形成薄膜的流体进行传递。相互作用也可以是磁 性相互作用,其中,一个齿轮通过磁力驱动相邻的齿轮。作为一个例 子,有些齿轮之间的相互作用可以通过牵引进行,而在其它齿轮之间 的相互作用通过啮合的有齿的齿轮表面来进行。在系统的其它齿轮之 间的相互作用可以是磁性的。
大齿轮是一种围绕系统的轮轴线旋转的元件。大齿轮可以形成几 个齿轮-即,一个单一的元件,可以包括几个轴向配置的被驱动外围 区域,这些外围区域形成有独立的特性,以便与相邻的齿轮相互作用。
齿轮比是输入轴的旋转速度(每分钟圈数,下面称为RPM)相对 于输出轴的RPM之间的比。下面,按下述方式定义输入轴:所述齿 轮系统从该轴接受动力,例如,从电动机、自行车的曲轴等接受动力, 而输出轴是这样的轴,齿轮系统借助该轴传送动力,例如向自行车等 的轮子传送动力。大齿轮可以利用诸如塑料等合成材料、金属材料或 者其它已知的本身用于制造大齿轮的材料制造,例如通过烧结制造。 带齿的齿轮的齿连接可以是倾斜的或者是直的,可以根据与被传递的 转矩、噪音的抑制、各种齿轮的旋转速度以及所需要的齿轮系统中每 一个齿轮之间的齿轮比相关的传统的考虑,选择齿的数目以及节距圆 和其它决定齿轮特征的参数。
每组行星齿轮例如可以包括3个、4个或者甚至更多个独立的行 星齿轮。一组行星齿轮中的所述行星齿轮的旋转与另外一组行星齿轮 中的行星齿轮的旋转是同步的,这意味着,在第一组中的齿轮与其它 组行星齿轮中的齿轮的RPM之间的比是固定的,例如,为1∶1。通过 第一组行星齿轮中的行星齿轮与第二组行星齿轮中的行星齿轮之间进 行齿轮啮合,例如可以使行星齿轮同步。通过与第二组行星齿轮中的 齿轮固定地连接形成第一组行星齿轮中的齿轮,也可以使行星齿轮以 1∶1的齿轮比同步。作为一个例子,齿轮系统可以包括一个或者多个大 齿轮,每一个大齿轮成一体地形成不同行星齿轮组的齿轮。
一组行星齿轮中的行星齿轮可以被第一行星架接合起来,另一组 行星齿轮中的行星齿轮可以被第二行星架接合起来等等,或者所有的 行星齿轮可以被一个单一的行星架接合起来。
第一组行星齿轮中的齿轮优选与初级内齿轮啮合,第二组行星齿 轮中的齿轮优选与次级内齿轮啮合。
所述齿轮系统可以进一步包括至少一个附加外部从动行星齿轮 组,所述附加外部从动行星齿轮组可以与第一和第二行星齿轮组中的 行星齿轮同步地围绕中心轴线周转旋转。通过附加行星齿轮组中的齿 轮与系统中其他行星齿轮之间的相互作用,可以实现同步,附加行星 齿轮组中的行星齿轮可以和其它行星齿轮组中的齿轮形成一体。该系 统可以进一步包括至少一个附加内部从动内齿轮,该附加内部从动内 齿轮与附加行星齿轮组中的齿轮啮合。事实上,可以采用任意数目的 行星齿轮、太阳齿轮、和内齿轮。所述齿轮系统可以进一步包括至少 一个附加太阳齿轮,该系统在第一、第二和至少一个附加结构之间改 变,在所述系统中,通过一组行星齿轮中的齿轮与附加太阳齿轮中的 一个之间的相互作用,可以在输入轴与输出轴之间传递动力。
一般地,齿轮中的任何一个都可以用于输入,齿轮中的另外一个 可以用于输出。为了改变输入和输出之间的传动比,其余的齿轮均可 以自由旋转,可以使旋转受到阻碍,或者可以使旋转完全停止。从而, 该齿轮系统可以进一步包括制动装置,用于限制或者阻止内齿轮之一 的旋转,因此,例如改变太阳齿轮和其它内齿轮中的一个之间的齿轮 比。在另外一个实施例中,内齿轮中的一个可以从外部源接受动力, 而内齿轮中的另外一个可以将动力递送给外部源。在该实施例中,可 以应用制动装置限制或者阻止系统的其它齿轮的旋转。作为一个例子, 该系统可以包括适合于限制或者防止行星架旋转的制动装置,从而改 变齿轮系统中的其它齿轮之间的齿轮比。
太阳齿轮可以在初级太阳齿轮和第一组行星齿轮中的至少一个齿 轮啮合的位置与次级太阳齿轮和第二组行星齿轮中的至少一个齿轮啮 合的位置之间相对于每一个行星齿轮运动。在一个实施例中,两个太 阳齿轮均固定到一个共用轴上,或者它们形成一个共用轴的一部分, 所述共用轴例如为输入轴。通过轴例如在轴的轴向方向上的运动,太 阳齿轮可以在对应于太阳齿轮中的一个或者另外一个与相应的行星齿 轮啮合的上述位置之间运动。在另外一个实施例中,每一个行星齿轮 被行星架接合到其它行星齿轮上,并且,通过行星架的运动,行星齿 轮相对于太阳齿轮运动。行星架可以围绕中心轴线旋转,并且所述行 星架可以形成用于所述齿轮系统的输入部或者输出部之一。作为一个 例子,可以将行星架直接连接到向齿轮系统提供动力的马达上。在另 外一个实施例中,行星架包括被太阳齿轮之一驱动的齿轮。
优选地,输入轴可以围绕中心轴线旋转,并且如上所述,输入轴 可以和至少一个太阳齿轮形成一个整体。
在操作当中,初级太阳齿轮、次级太阳齿轮、初级内齿轮、次级 内齿轮或者行星架(如果行星齿轮固定到行星架上的话)中的一个被 保持固定,而剩余的齿轮中的任何一个可以安装到输入轴或者输出轴 上,或者形成输入轴或者输出轴的一部分。从而,该齿轮系统可以适 合用于至少三种不同的操作模式。
在第一个实施例中,将初级和次级太阳齿轮互锁,以便它们以相 同的速度旋转。在这实施例中,每一个行星齿轮优选可以自由地围绕 太阳齿轮周转旋转。内齿轮中的一个相对于周围的系统固定,而另一 个内齿轮自由旋转。即,太阳齿轮、旋转的内齿轮、或者任选的行星 架可以用作所述系统的输入部或者输出部。作为一个例子,所述太阳 齿轮可以被输入轴旋转,而旋转的内齿轮可以转动输出轴。
在第二个实施例中,太阳齿轮中的一个被锁定,而另外的太阳齿 轮,全部两个内齿轮以及任选的行星架旋转,这些部件中的任何一个 可以被接合到输入轴或者输出轴上。作为一个例子,旋转的太阳齿轮 可以被输入轴旋转,而全部两个内齿轮可以形成用于系统的输出部。 根据包含在齿轮系统中的齿轮的每一个的直径,输入轴(即旋转的太 阳齿轮)可能以速度s1旋转,初级内齿轮能够以速度s2旋转,次级 内齿轮可能以速度s3旋转,其中,s1不同于s2,而s2不同于s3。
在第三个实施例中,行星齿轮固定到行星架上,该行星架保持固 定,而太阳齿轮的任何一个或者内齿轮的任何一个可以用作系统的输 入部或者输出部。
在一个实施例中,初级太阳齿轮与第一行星齿轮组中的齿轮啮合, 次级太阳齿轮与第二行星齿轮组中的齿轮啮合。在该实施例中,所述 系统包括联结机构,所述联结机构适合于选择性地将太阳齿轮中的一 个或者另外一个联结到输入轴上,从而能够从输入轴向太阳齿轮传送 动力。也可以将初级太阳齿轮连接到第一驱动机构上,例如连接到第 一个电动机上,并且,可以将次级太阳齿轮连接到第二驱动机构上, 例如连接到第二个电动机上。所述电动机可以独立地操作,从而当第 一个电动机向齿轮系统提供动力输入时,初级太阳齿轮被用作输入部, 当第二个电动机向齿轮系统提供输入时,次级太阳齿轮被用作输入部。 在本实施例中,可以将未被操作的电动机从其连接的太阳齿轮上脱开, 或者电动机可以不工作,而被与该电动机连接的太阳齿轮驱动。
在上面所述的任何一个实施例中,第一组和第二组行星齿轮中的 齿轮可以是互锁的,以便以相同的速度旋转,或者,它们可以经由轴 承连接,允许齿轮相互相对旋转,从而允许齿轮中的一个以不同于另 一个齿轮的速度进行旋转。
在第一个上述实施例中,输入轴和输出轴两者都可以围绕中心轴 线旋转。输出轴例如可以与初级内齿轮成一整体地形成。在该实施例 中,次级内齿轮可以经由一个联结器固定到参考系统上,所述联结器 至少在第一个状态下限制或者防止次级内齿轮相对于参考系统旋转。 在第二种状态下,联结器可以允许次级内齿轮相对于参考系统旋转。 例如,为了防止系统过负荷,该联结器可以适合于借助施加到次级内 齿轮上的转矩在第一状态与第二状态之间变换。这种特征有助于齿轮 例如在钻机及改锥等动力工具中的应用,例如用于转动螺钉或者螺栓 等,并且,在这种操作中,联结器可以保护螺钉或其它零件不会过载。
初级内齿轮可以被可旋转地悬浮在次级内齿轮中,并且初级和次 级齿轮可以形成用于齿轮系统的其它齿轮的壳体。例如,可以经由防 尘和/或防水垫圈将它们装配起来,以便防止齿轮受到污染,或者形成 密封的壳体,在该壳体内可以容纳齿轮油。
为了有利于系统的输入速度与输出速度之间的额外的比例,可以 将输入轴与输出轴互锁。为了减少噪音和磨损,在将输入轴与输出轴 互锁时,优选地中断通过齿轮进行的动力传递。在一个实施例中,输 入轴可以在轴向方向位移,由此,太阳齿轮与行星齿轮之间的啮合被 中断,因此输入轴与输出轴接合,从而,以输入轴的速度驱动输出轴, 即,齿轮系统以1∶1的比操作。
在一个实施例中,初级和次级太阳齿轮具有不同的直径或者节圆 和/或第一组和第二组行星齿轮的齿轮具有不同的直径或者节圆。
在第二个方面中,本发明提供一种齿轮系统,该齿轮系统在输入 轴与输出轴之间提供齿轮比,所述系统包括:
-至少两个内部从动内齿轮,所述内部从动内齿轮可以围绕齿轮 系统的中心轴线旋转,以及
-至少两组外部从动行星齿轮,所述外部从动行星齿轮被行星架 接合,以便围绕中心轴线周转旋转,并被设置成以同步的速度旋转, 其中一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,而另一组行星齿 轮中的齿轮与另一个内齿轮啮合,
其特征在于,所述行星架有助于向齿轮系统输入动力,所述内齿 轮中的一个有助于从齿轮系统输出动力,所述齿轮系统包括制动装置, 用于限制或者防止系统的其它内齿轮的旋转。
例如通过可围绕系统的中心轴线旋转的轴,促进动力的输入,所 述轴连接到行星架上,以便使行星架围绕中心轴线旋转。
在第三个方面中,本发明提供一种齿轮系统,所述齿轮系统在输 入轴与输出轴之间提供一个齿轮比,所述系统包括:
-至少两个内部从动内齿轮,所述内部从动内齿轮可以围绕齿轮 系统的中心轴线旋转,
-至少一个外部从动太阳齿轮,所述外部从动太阳齿轮可以围绕 齿轮系统的中心轴线旋转,以及
-至少两组外部从动行星齿轮,所述外部从动行星齿轮被行星架 接合,以便围绕中心轴线周转旋转,并被配置成以同步的速度旋转, 一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,并且一组行星齿轮中 的齿轮与太阳齿轮中的一个啮合,
其特征在于,太阳齿轮中的一个有助于向齿轮系统输入动力,内 齿轮中的一个有助于从齿轮系统输出动力,所述齿轮系统包括制动装 置,用于限制或者防止其它的内齿轮或者行星架旋转。
在第四个方面中,本发明提供一种操作齿轮系统的方法,所述齿 轮系统包括:
-初级内部从动内齿轮,
-次级内部从动内齿轮,
-初级外部从动太阳齿轮,所述初级外部从动太阳齿轮可以围绕 齿轮系统的中心轴线旋转,
-次级外部从动太阳齿轮,所述次级外部从动太阳齿轮可以围绕 中心轴线旋转,
-第一组外部从动行星齿轮和第二组外部从动行星齿轮,将所述 行星齿轮配置成围绕中心轴线进行周转旋转,并配置成以同步的速度 旋转,一组行星齿轮的齿轮与内齿轮中的一个啮合,另外一组行星齿 轮中的齿轮与太阳齿轮中的另外一个啮合,
其特征在于,所述太阳齿轮相对于行星齿轮运动,以便建立起初 级太阳齿轮与第一组行星齿轮中的齿轮之间的相互作用,或者建立起 次级太阳齿轮与第二组行星齿轮中的齿轮之间的相互作用。
在第五个方面中,本发明提供一种操作齿轮系统的方法,所述齿 轮系统包括:
-至少两个内部从动内齿轮,所述内部从动内齿轮可以围绕所述 齿轮系统的中心轴线旋转,
-至少两组外部从动行星齿轮,所述外部从动行星齿轮被行星架 接合,以便围绕中心轴线周转旋转,并被配置成以同步的速度旋转, 一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,另一组行星齿轮中的 齿轮与内齿轮中的另外一个啮合,
其特征在于,向行星架上提供输入,从内齿轮中的一个提供输出, 同时,限制或者防止其它内齿轮旋转。
在第六个方面中,本发明提供一种操作齿轮系统的方法,所述齿 轮系统包括:
-至少两个内部从动内齿轮,所述内部从动内齿轮可以围绕齿轮 系统的中心轴线旋转,
-至少一个外部从动太阳齿轮,所述外部从动太阳齿轮可以围绕 齿轮系统的中心轴线旋转,
-至少两组外部从动行星齿轮,所述外部从动行星齿轮可以被行 星架接合起来,以便围绕中心轴线周转旋转,并被配置成以同步的速 度旋转,一组行星齿轮中的齿轮与内齿轮中的一个啮合,并且一组行 星齿轮中的齿轮与太阳齿轮中的一个啮合,
其特征在于,向太阳齿轮中的一个上提供输入,从内齿轮中的一 个提供输出,同时,限制或者防止其它内齿轮或者行星架旋转。
如前面所述,本发明例如可以在诸如动力改锥等动力工具中加以 实施。在这种应用当中,根据本发明的齿轮系统可以使动力工具设计 紧凑且重量轻,同时,提供一种在不同的齿轮/转矩比之间的转换的可 能性。进而,与已知的提供齿轮变速和具有可比性的齿轮比的已知的 系统相比,所述齿轮系统包含较少的部件,特别是较少的大齿轮。从 而,所述齿轮系统可以不太昂贵,并且更为可靠。
本发明可以在各种车辆中加以实施,例如越野机械、轮式装载机、 挖土机、推土机、拖拉机、收割机和类似的重型机械,或者汽车或者 卡车等。在这样的车辆中,齿轮系统可以位于每一个驱动轮中,并且 由于紧凑的设计,所述齿轮使得能够在车辆的底部与道路之间具有大 的间隙。因为所述齿轮适合于具有不同齿轮啮合的不同的结构,所以, 齿轮系统在车辆的轮子中的实施提供了一种新颖并且具有创造性的特 征,允许在车辆的每一个轮子中独立地进行齿轮变速。
所述齿轮系统还可以作为一个伺服机构加以实施。作为一个例子, 这样的齿轮可以在与机器人的连接中使用,例如拾取和放置机器人, 可以在类似的自动设备与伺服电动机的连接中使用,例如自控机车等。 在这种应用中,典型地,希望当设备卸载时能够快速地动作,当设备 加载时,能够以较高的转矩转换到相对低的速度。根据本发明的齿轮 系统,提供一种紧凑的设计,并提供在作为低和高的转矩的函数的高 速和低速之间能够执行这种转换的能力。
在第七个方面中,本发明提供一种车辆,所述车辆包括多个轮子, 通过整个文献所描述的类型的齿轮系统向每一个轮子提供动力。
在第八个方面中,本发明提供一种动力工具,所述动力工具包括 输出部,通过整个文献所描述的类型的齿轮系统向所述输出部提供动 力。
在第九个方面中,本发明提供一种伺服齿轮系统,所述伺服齿轮 系统包括整个文献所描述的类型的齿轮系统。
总的来说,本发明的第二到第九个方面中的任何一个方面,可以 和本发明的第一个方面相关的特征相结合。

附图说明

下面,将参照附图进一步详细描述本发明的优选实施例,其中:
图1是表示根据本发明的齿轮系统的横剖面视图,
图2是表示图1所示的齿轮的透视图,
图3-4是表示图1和2所示的齿轮系统的透视图,
图5是表示齿轮的另外一个图示,
图6a-6c是表示三种不同结构的齿轮系统,以及
图7-9是表示只具有一个太阳齿轮的齿轮系统。

具体实施方式

图1表示在动力改锥中实施的齿轮系统1。该齿轮系统包括输入 轴2,该输入轴2联结到电动机3上。该齿轮系统进一步包括输出轴4, 该输出轴4承载于轴承中。该系统包括:初级的内部带齿的、从而是 内部从动的内齿轮5,次级的内部带齿的内齿轮6。初级内齿轮固定到 图中未示出的周围的固定系统上,所述次级内齿轮形成输出轴的一部 分。该系统进一步包括初级外部带齿的太阳齿轮7,该太阳齿轮7可 以围绕该齿轮系统的中心轴线8旋转。该系统进一步包括:能够围绕 中心轴线旋转的次级外部带齿的太阳齿轮9,能够围绕中心轴线周转 旋转的行星大齿轮10。行星大齿轮包括第一外部带齿的行星齿轮11, 以及第二外部带齿的行星齿轮12。
通过在箭头13指示的轴向方向上移动输出轴,可以使初级和次级 太阳齿轮分别与第一和第二行星齿轮啮合或者脱离啮合。在这种结构 中,初级太阳齿轮与第一组行星齿轮的齿轮啮合,通过这种啮合,可 以在输入轴和输出轴之间传递动力,当太阳齿轮沿着箭头13的方向移 动时,所述啮合中断,次级太阳齿轮与第二组行星齿轮中的齿轮啮合, 以便通过该啮合传递动力。在一个应用中,输入轴2和电动机3相互 固定,通过移动电动机3进行输入轴的运动。
图2表示与图1所示的系统具有基本上类似的结构的齿轮系统, 并具有相同标记的部件。初级内齿轮5经由多个凹槽15固定到参考系 统上,所述凹槽15与所述参考系统的沿径向向内延伸的柔性突起啮 合,从而当一个突起从一个凹槽向相邻的凹槽移动时,内齿轮可以分 级地旋转。例如,在动力改锥中,这可以有助于转矩的限制。在下面 的全部描述中,凹槽15的揭示表明,可能希望限制或者防止带有凹槽 的齿轮旋转。
图3-4以透视图的方式表示与图2所示的系统类似的齿轮系统, 对于相同的部件,具有相同的标号。在图3-4所示的齿轮系统中,凹 槽15直接形成在内部带齿的内齿轮6的外表面上。
图5表示具有车身和四个轮子的车辆。每一个轮子包括其它附图 的任何一个中描述的类型的齿轮系统1。四个应用的齿轮系统中的每 一个允许分别对于每一个轮子进行齿轮比变换,从而,在具有变化条 件的表面上,提高车轮在表面上的爪地力。
图6a、6b和6c表示本发明的一个实施例,其中,太阳齿轮7、9 两者均与输入轴2形成一个部件,从而,以和输入轴的速度相等的速 度旋转。
图6a表示齿轮系统的结构,其中,次级太阳齿轮9与第二组行星 齿轮12中的齿轮啮合。从而,通过每一个行星齿轮的第二环与次级太 阳齿轮的相互作用,在输入轴与输出轴之间传递动力。
图6b表示一种结构,其中,输入轴经由联结器16与输出轴互锁, 从而两个轴以相同的速度旋转。没有太阳齿轮与行星齿轮啮合。
图6c表示一种结构,其中,初级太阳齿轮7与第一组行星齿轮 11的齿轮啮合。从而,经由每一个行星齿轮的第一环和初级太阳齿轮 在输入轴与输出轴之间传递动力。
图7-9以透视图的方式表示只带有一个太阳齿轮17的齿轮。在 该齿轮中,第一组行星齿轮的行星齿轮11和第二组行星齿轮的行星齿 轮12,通过烧结工艺形成一个单一的大齿轮,即,第一和第二行星齿 轮固定地连接。三个大齿轮由行星架18保持,分别包括第一和第二组 行星齿轮的齿轮。
图7中所示的齿轮系统包括两个内齿轮5、6。通过保持太阳齿轮 17固定,操作该齿轮。将两个内齿轮5、6或者行星架18中的一个用 于输入或者输出,同时,将两个内齿轮5、6和行星架18中的另外一 个用作输出,同时,将两个内齿轮5、6和行星架18中的最后一个保 持固定。特别是,保持内齿轮中的一个和太阳齿轮固定是引人关注的。
图8所示的齿轮系统包括行星架19,该行星架19包括与太阳齿 轮21啮合的内齿圈20。所述太阳齿轮可以用作输入部,从而旋转行 星架,所述行星架驱动行星大齿轮22,行星大齿轮22带有围绕太阳 齿轮21周转的第一和第二行星齿轮11、12。
图9表示例如用于机器人的伺服齿轮的例子。图9中所示的齿轮 系统包括三个内齿轮23、24、25,所述三个内齿轮23、24、25通过 与第一、第二和第三行星齿轮26、27、28啮合而被驱动。内齿轮中的 两个包括凹槽15,也参见图1。凹槽15可以用于限制或者防止两个内 齿轮中的一个旋转,从而改变太阳齿轮7与内齿轮25之间的齿轮比。 作为一个例子,向太阳齿轮7上提供输入,从内齿轮25提供输出。在 操作过程中,内齿轮23的旋转首先被限制或者阻止,从而,提供输入 与输出之间的齿轮比的第一变换。接着,内齿轮24的旋转被限制或者 阻止,从而提供输入与输出之间的第二个齿轮比。由于通过降低内齿 轮的旋转速度超过某一段时间,可以使内齿轮的旋转停止,从而,可 以提供在内齿轮的不受阻碍的旋转的齿轮比与停止的内齿轮的齿轮比 之间的顺滑的转换,在安装有该齿轮的应用中,可以进行速度的顺滑 的改变。
例如,如果所述应用是大负荷话,会希望大的齿轮比,即,与输 出相比,输入相对较快。在这种情况下,可以通过停止内齿轮23来操 作该齿轮系统,然后停止内齿轮24,当内齿轮24已经变为停止时, 将内齿轮23释放,以顺滑的方式完成齿轮变换。可以利用制动装置, 例如利用磁性离合器,使内齿轮停止。
图10揭示了一种带有内齿轮29和另外一个内齿轮30的齿轮系 统。内齿轮30设置有凹槽15,用于限制或者阻止齿轮的旋转。该系 统还包括第一组行星齿轮的行星齿轮31,和第二组行星齿轮的行星齿 轮32。行星齿轮31与内齿轮29啮合,行星齿轮32与内齿轮30和太 阳齿轮33啮合。
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