CN105485270B - 行星齿轮变速器及行星齿轮变速器组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种行星齿轮变速器及行星齿轮变速器组件。所述行星齿轮变速器包括齿轮箱(1)、安装于齿轮箱(1)内部的数级行星齿轮传动组、安装于所述数级行星齿轮传动组末端与最后一级行星齿轮传动组连接的一输出轴(3)；通过在最后一级行星齿轮传动组设置一第二内齿圈(2)，使该行星齿轮变速器结构简单紧凑，可承受高扭矩，有效减少累积公差，且制作成本低廉，同时当马达失速时可以对防止周向滑移实施双重保护。

Description

行星齿轮变速器及行星齿轮变速器组件

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，尤其涉及一种医疗器械用行星齿轮变速器。

背景技术

行星齿轮变速器是一种用途广泛的工业产品，其性能良好，价格经济，被应用于广泛的工业场合。该种变速器体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。最大输入功率可达104KW。适用于起重运输、工程机械、冶金、矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器和航空航天等工业部门。

医疗器械领域常使用行星齿轮变速器传递高扭矩，其使用周期较短，并且对行星齿轮变速器的体积有较高要求。

图1所示为一种现有行星齿轮变速器的剖面示意图，该行星齿轮变速器中齿轮箱100完全由塑料材质制成，最后一级行星齿轮传动组通过一轴套200支撑输出轴。该种结构的行星齿轮变速器由于齿轮箱100完全采用塑料材质制成，形成于该齿轮箱100内周面上的内齿圈也完全为塑料材质，限制了该行星齿轮变速器传递扭矩的能力。

图2所示为另一种现有行星齿轮变速器的剖面示意图，该行星齿轮变速器采用钢或铝等金属材质制作齿轮箱101，导致成本较高，并且该种结构的行星齿轮变速器需要设置单独的滚动轴承201来支撑输出轴，导致其体积较大，结构较复杂，制作过程繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行星齿轮变速器，其结构简单紧凑，可承受高扭矩，有效减少累积公差，且制作成本低廉。

一方面，本发明提供一种行星齿轮变速器，包括齿轮箱、安装于齿轮箱内部的数级行星齿轮传动组、安装于所述数级行星齿轮传动组末端与最后一级行星齿轮传动组连接的一输出轴；除最后一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组包括形成于齿轮箱内周面或固定至齿轮箱内周面的第一内齿圈、位于齿轮箱轴线上的一太阳轮、与所述太阳轮位于同一轴线上且端面上具有数个凸轴的一行星架、及分别安装于所述数个凸轴上并与太阳轮及第一内齿圈相啮合的数个行星轮；除第一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组的太阳轮分别同与其相邻的上一级行星齿轮传动组的行星架设为一体或固定为一体；所述最后一级行星齿轮传动组包括安装于齿轮箱内部且与所述齿轮箱同轴的第二内齿圈、位于所述第二内齿圈内部且与所述第二内齿圈位于同一轴线上的一太阳轮、及与所述第二内齿圈及太阳轮相啮合的数个行星轮；所述第二内齿圈包括一支撑部，所述输出轴可转动地穿过所述支撑部并受其支撑。

优选地，所述输出轴的靠近行星齿轮传动组的端部包括第一轴肩和第二轴肩，所述第一轴肩沿轴向抵靠于第二内齿圈的底部，所述第二轴肩的端面上设有数个通孔，数个销轴分别穿过所述数个通孔与最后一级行星齿轮传动组的数个行星轮相连接。

优选地，所述第二内齿圈还包括与所述支撑部相连的啮合部，所述啮合部的直径大于所述支撑部的直径，所述啮合部的内表面设有用于与最后一级行星齿轮传动组的行星轮啮合的内齿。

优选地，所述第二内齿圈的啮合部的外周面设有数个沿其轴线方向设置的凸肋，所述啮合部远离支撑部的端面设有数个凸块，所述齿轮箱对应第二内齿圈凸肋位置的内周面上设有数个凹槽，与第二内齿圈相接触的端面上设有数个凹陷，所述数个凸肋分别卡合于所述数个凹槽中，所述数个凸块分别卡合于所述数个凹陷中。

优选地，所述啮合部靠近支撑部一侧的端面设有与所述第二内齿圈同轴设置的环形突起。

优选地，所述输出轴的穿出第二内齿圈的支撑部的一端设有一外径缩小的第三轴肩，一弹簧挡圈卡合于所述第三轴肩处；所述第三轴肩的直径小于输出轴的轴径，所述第一轴肩的直径大于输出轴的轴径，所述第二轴肩的直径大于第一轴肩的直径。

优选地，所述弹簧挡圈与第二内齿圈的支撑部的端面间还设有一垫片。

优选地，所述齿轮箱靠近输出轴一端的外周面上设有数个固定部，该固定部沿齿轮箱的轴线方向设有数个第一通孔。

优选地，所述齿轮箱的材料为塑料，所述第二内齿圈通过粉末冶金(powdersintered)工艺制得。

另一方面，本发明还提供一种行星齿轮变速器，包括齿轮箱、安装于齿轮箱内部的数级行星齿轮传动组、安装于所述数级行星齿轮传动组末端并与最后一级行星齿轮传动组连接的输出轴；除最后一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组包括形成于齿轮箱内周面或固定至齿轮箱内周面的第一内齿圈、太阳轮、与所述太阳轮位于同一轴线上且端面上设有数个凸轴的行星架、及分别安装于所述数个凸轴上并与太阳轮及第一内齿圈相啮合的数个行星轮；除第一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组的太阳轮分别同与其相邻的上一级行星齿轮传动组的行星架设为一体或固定为一体；所述最后一级行星齿轮传动组包括安装至齿轮箱的第二内齿圈、位于所述第二内齿圈内部且与所述第二内齿圈位于同一轴线的太阳轮、及与所述第二内齿圈及太阳轮相啮合的数个行星轮；所述第二内齿圈包括一支撑部，所述输出轴可转动地穿过所述支撑部并受其支撑，所述第二内齿圈设有用于与待驱动设备相联接的卡位以使得所述第二内齿圈上的扭矩可通过所述卡位传递至所述待驱动设备。

优选地，所述卡位包括若干设于第二内齿圈外表面的用于与待驱动设备配合的突起、凹陷或凹槽。

优选地，所述第二内齿圈还包括位于支撑部一端的啮合部，啮合部设用于与所述最后一级行星齿轮传动组的行星轮啮合的内齿，所述啮合部安装于齿轮箱内。

优选地，所述第二内齿圈的抗扭矩能力大于所述齿轮箱壳体的抗扭矩能力。

又一方面，本发明提供一种行星齿轮变速器组件，包括电机和受所述电机驱动的行星齿轮变速器，所述行星齿轮变速器为上述的行星齿轮变速器。

本发明的有益效果：本发明提供的行星齿轮变速器，通过设置第二内齿圈，使其结构简单紧凑，可承受高扭矩，有效减少累积公差，且制作成本低廉，同时当马达失速时可以对防止周向滑移实施双重保护。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

附图中，

图1为一种传统行星齿轮变速器剖面示意图；

图2为另一种传统行星齿轮变速器剖面示意图；

图3为本发明行星齿轮变速器第一实施例的立体组合示意图；

图4为本发明行星齿轮变速器第一实施例的剖面结构示意图；

图5为本发明行星齿轮变速器第一实施例的第二内齿圈的立体结构示意图；

图6为本发明行星齿轮变速器第一实施例太阳轮与行星轮的示意图；

图7为本发明行星齿轮变速器第一实施例输出轴的立体结构示意图；

图8为本发明行星齿轮变速器第二实施例的第二内齿圈的立体结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请同时参阅图3至图7，本发明提供一种行星齿轮变速器，包括齿轮箱1、安装于齿轮箱1内部的数级行星齿轮传动组、及安装于所述数级行星齿轮传动组末端与最后一级行星齿轮传动组连接的一输出轴3；除最后一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组包括形成于齿轮箱1内周面的第一内齿圈11、位于齿轮箱1轴线上的一太阳轮4、与所述太阳轮4位于同一轴线上且端面上具有数个凸轴42的一行星架41、及分别安装于所述数个凸轴42上并与太阳轮4及第一内齿圈11相啮合的数个行星轮5；每级行星齿轮传动组的太阳轮4分别同与其相邻的上一级行星齿轮传动组的行星架41设为一体或固定为一体。

如图4与图6所示，优选的，在该第一实施例中，齿轮箱1内部设置5级行星齿轮传动组，每级行星齿轮传动组中行星轮5的数量为3个。优选的，每级行星齿轮传动组的太阳轮4分别同与其相邻的上一级行星齿轮传动组的行星架41设为一体。

请参阅图4，最后一级行星齿轮传动组包括安装于齿轮箱1内部且与所述齿轮箱1同轴的一第二内齿圈2、位于所述第二内齿圈2内部且与所述第二内齿圈2位于同一轴线上的一太阳轮4’、及与所述第二内齿圈2相连接的一输出轴3；所述输出轴3通过第一轴肩31抵靠于第二内齿圈2的底部，与所述第一轴肩31相邻的第二轴肩32的端面上设有数个通孔321，数个销轴34穿过所述数个通孔321与数个行星轮5’相连接，所述数个行星轮5’分别与太阳轮4’及第二内齿圈2相啮合。

如图7所示，优选的，在该第一实施例中，输出轴3的第二轴肩32上设有3个通孔321，最后一级行星齿轮传动组中的3个行星轮5’分别通过3个销轴34安装于输出轴3上。所述输出轴3上设有一弹簧挡圈6，所述弹簧挡圈6卡合于输出轴3的第三轴肩33处，所述弹簧挡圈6与第二内齿圈2的端面间设有一垫片61。所述弹簧挡圈6用于对输出轴3的轴向方向进行定位，防止其在轴向方向上移动。

请参阅图5，所述第二内齿圈2包括一啮合部21及一支撑部22，所述啮合部21的直径大于所述支撑部22的直径。所述啮合部21的内表面设内齿，用于与所述数个行星轮5’相啮合。所述输出轴3穿过该支撑部22并受其支撑，该支撑部22可代替轴承起到支撑输出轴3的作用。值得一提的是，由于所述第二内齿圈2的设置，使得行星齿轮变速器的安装界面向前(向靠近变速器的动力输入端)移动，可使齿轮箱1的长度缩短，同时可减少累积公差，且采用该第二内齿圈2省去了使用单独的轴套或轴承，使得行星齿轮变速器的结构简单、紧凑，制造更为方便，生产成本也得到降低。

进一步的，所述第二内齿圈2的啮合部21的外周面设有数个沿其轴线方向设置的凸肋211，所述啮合部21远离支撑部22的端面设有数个凸块212，所述数个凸块212沿第二内齿圈2的周向均匀布置。所述输出轴3穿过所述第二内齿圈2的支撑部22并通过第一轴肩31抵靠于所述第二内齿圈2的啮合部21的底部；所述齿轮箱1上对应第二内齿圈2的凸肋211所在位置的内周面上设有数个凹槽12，与第二内齿圈2相接触的端面上设有数个凹陷13，所述第二内齿圈2外周面的数个凸肋211卡合在所述数个凹槽12中，所述第二内齿圈2端面的数个凸块212卡合于所述数个凹陷13中，以防止第二内齿圈2相对齿轮箱1产生周向滑动。所述第二内齿圈2的内齿用于与所述最后一级行星齿轮传动组的数个行星轮5’相啮合；所述第二内齿圈2的啮合部21靠近支撑部22的端面设有一抵靠部213，用于抵靠待驱动设备的安装部7，具体地，所述抵靠部213为环形突起，优选地，所述环形突起213与所述第二内齿圈2同轴设置。

如图5所示，在该第一实施例中，优选的，所述凸块212与凹陷13的数量分别为3个。通过凸肋211的设置，可防止第二内齿圈2在其周向方向上产生滑移，所述凸块212用于在输出高扭矩时对防止第二内齿圈2在其周向方向的滑移进行双重保护。

所述齿轮箱1靠近输出轴3一端的外周面上设有数个固定部14，该固定部14沿齿轮箱1的轴线方向设有通孔15，可通过螺栓穿过该通孔15对该行星齿轮变速器与待驱动设备的安装部7进行连接。具体地，所述安装部7包括一外壳，所述外壳7的端面对应所述数个第一通孔15的位置设有数个第二通孔72；所述外壳7的端面对应所述第二内齿圈2的支撑部22的位置设有一第三通孔73，所述第三通孔73的直径略大于或等于所述第二内齿圈2的支撑部22的外径，以便第二内齿圈2的支撑部22从所述第三通孔73中穿过并与之紧配。数个螺钉8分别穿过所述数个第一通孔15、及与所述数个第一通孔15对应的数个第二通孔72，将外壳7与齿轮箱1相连接并固定；所述第二内齿圈2的支撑部22穿过所述第三通孔73，所述外壳7的端面抵靠于第二内齿圈2端面的环形突起213上，以防止所述第二内齿圈2从齿轮箱1中退出。优选地，所述第二内齿圈2的支撑部22与外壳7之间设卡位以防止两者之间的相对转动，如可在支撑部22的外表面设突起或凹槽，在外壳7第三通孔73的内表面设与突起或凹槽相配合的凹槽或突起。卡位的设置可将第二内齿圈2承受的扭矩传递至待驱动设备的外壳7。

在该第一实施例中，所述固定部14的数量为3个，所述外壳7端面的第二通孔72与螺钉8的数量均为3个。可以理解地，所述固定部14的数量不限于3个，根据需要还可以是其他数量。

请参阅图4，优选的，所述齿轮箱1远离输出轴3的一端具有一连接部16，用于与马达等动力装置进行连接，变速器的第一级行星齿轮传动组的太阳轮与马达输出轴相固定并受其驱动而与之同步旋转。所述连接部16的外径小于齿轮箱1的外径。

优选的，所述齿轮箱1的材料为塑料，通过注塑方式制得；所述第二内齿圈2通过粉末冶金(powder sintered)工艺制得，两者皆适合大批量生产，所述第二内齿圈2的抗扭矩能力大于所述齿轮箱1的壳体。所述第二内齿圈2与齿轮箱1的结构设置使得行星齿轮变速器工作时的大部分扭矩可通过第二内齿圈2传递至待驱动设备的安装部7，从而减小齿轮箱1的壳体需要承担的扭矩，同时待驱动设备的安装部7还可以对第二内齿圈2的轴向进行固定，防止其偏移。

图8所示为本发明行星齿轮变速器第二实施例第二内齿圈的立体结构示意图，其与第一实施例的不同之处在于，所述第二内齿圈2进一步设有若干卡位214，用于与待驱动设备的安装部7联接。具体地，所述第二内齿圈2的啮合部21靠近支撑部22一侧的端面上设有沿其径向方向设置的数个凸肋214；所述数个凸肋214垂直相交于所述支撑部22的外周面。优选的，所述肋板214的数量为4个。凸肋214的设置可以加强第二内齿圈2的强度，并实现与外壳7更好地配合，如外壳7对应凸肋214处可设置相互匹配的凹陷，通过凸肋与凹陷的配合，可更好地实现第二内齿圈2与外壳7的联接，以便扭矩的传递。可以理解地，所述卡位214的形状、数量不限，可根据设计需要调整。

综上所述，本发明提供的行星齿轮变速器，通过设置第二内齿圈使得行星齿轮变速器工作时的大部分扭矩可通过第二内齿圈传递至待驱动设备，从而减小齿轮箱壳体需要承担的扭矩，从而提高整体可承受扭矩的能力，且结构简单紧凑、制作成本低廉，可有效减少累积公差。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，如可加长第二内齿圈啮合部的长度从而使得其可与多级行星齿轮啮合，第二内齿圈还可通过其他方式制得，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种行星齿轮变速器，包括齿轮箱(1)、安装于齿轮箱(1)内部的数级行星齿轮传动组、安装于所述数级行星齿轮传动组末端与最后一级行星齿轮传动组连接的一输出轴(3)；除最后一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组包括形成于齿轮箱(1)内周面或固定至齿轮箱内周面的第一内齿圈(11)、位于齿轮箱(1)轴线上的一太阳轮(4)、与所述太阳轮(4)位于同一轴线上且端面上具有数个凸轴(42)的一行星架(41)、及分别安装于所述数个凸轴(42)上并与太阳轮(4)及第一内齿圈(11)相啮合的数个行星轮(5)；除第一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组的太阳轮(4)分别同与其相邻的上一级行星齿轮传动组的行星架(41)设为一体或固定为一体；其特征在于，所述最后一级行星齿轮传动组包括安装于齿轮箱(1)内部且与所述齿轮箱(1)同轴的第二内齿圈(2)、位于所述第二内齿圈(2)内部且与所述第二内齿圈(2)位于同一轴线上的一太阳轮(4’)、及与所述第二内齿圈(2)及太阳轮(4’)相啮合的数个行星轮(5’)；所述第二内齿圈(2)包括一支撑部(22)，所述输出轴(3)可转动地穿过所述支撑部(22)并受其支撑，所述第二内齿圈的抗扭矩能力大于所述齿轮箱的抗扭矩能力，所述第二内齿圈(2)还包括与所述支撑部(22)相连的啮合部(21)，所述啮合部(21)的直径大于所述支撑部(22)的直径，所述啮合部(21)的内表面设有用于与最后一级行星齿轮传动组的行星轮(5’)啮合的内齿。

2.如权利要求1所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述输出轴的靠近行星齿轮传动组的端部包括第一轴肩(31)和第二轴肩(32)，所述第一轴肩(31)沿轴向抵靠于第二内齿圈(2)的底部，所述第二轴肩(32)的端面上设有数个通孔(321)，数个销轴(34)分别穿过所述数个通孔(321)与最后一级行星齿轮传动组的数个行星轮(5’)相连接。

3.如权利要求1所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述第二内齿圈的啮合部(21)的外周面设有数个沿其轴线方向设置的凸肋(211)，所述啮合部(21)远离支撑部(22)的端面设有数个凸块(212)，所述齿轮箱(1)对应第二内齿圈(2)凸肋位置的内周面上设有数个凹槽(12)，与第二内齿圈(2)相接触的端面上设有数个凹陷(13)，所述数个凸肋(211)分别卡合于所述数个凹槽(12)中，所述数个凸块(212)分别卡合于所述数个凹陷(13)中。

4.如权利要求1所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述啮合部(21)靠近支撑部(22)一侧的端面设有与所述第二内齿圈(2)同轴设置的环形突起(213)。

5.如权利要求2所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述输出轴(3)的穿出第二内齿圈(2)的支撑部(22)的一端设有一外径缩小的第三轴肩，一弹簧挡圈(6)卡合于所述第三轴肩(33)处；所述第三轴肩(33)的直径小于输出轴(3)的轴径，所述第一轴肩(31)的直径大于输出轴(3)的轴径，所述第二轴肩(32)的直径大于第一轴肩(31)的直径。

6.如权利要求5所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述弹簧挡圈(6)与第二内齿圈(2)的支撑部(22)的端面间还设有一垫片(61)。

7.如权利要求1所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述齿轮箱(1)靠近输出轴一端的外周面上设有数个固定部(14)，该固定部(14)沿齿轮箱(1)的轴线方向设有数个第一通孔(15)。

8.如权利要求1所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述齿轮箱(1)的材料为塑料，所述第二内齿圈(2)通过粉末冶金(powder sintered)工艺制得。

9.一种行星齿轮变速器，包括齿轮箱(1)、安装于齿轮箱(1)内部的数级行星齿轮传动组、安装于所述数级行星齿轮传动组末端并与最后一级行星齿轮传动组连接的输出轴(3)；除最后一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组包括形成于齿轮箱(1)内周面或固定至齿轮箱(1)内周面的第一内齿圈(11)、太阳轮(4)、与所述太阳轮(4)位于同一轴线上且端面上设有数个凸轴(42)的行星架(41)、及分别安装于所述数个凸轴(42)上并与太阳轮(4)及第一内齿圈(11)相啮合的数个行星轮(5)；除第一级行星齿轮传动组外，其它每级行星齿轮传动组的太阳轮(4)分别同与其相邻的上一级行星齿轮传动组的行星架(41)设为一体或固定为一体；其特征在于，所述最后一级行星齿轮传动组包括安装至齿轮箱(1)的第二内齿圈(2)、位于所述第二内齿圈(2)内部且与所述第二内齿圈(2)位于同一轴线的太阳轮(4’)、及与所述第二内齿圈(2)及太阳轮(4’)相啮合的数个行星轮(5’)；所述第二内齿圈(2)包括一支撑部(22)，所述输出轴(3)可转动地穿过所述支撑部(22)并受其支撑，所述第二内齿圈设有用于与待驱动设备相联接的卡位以使得所述第二内齿圈上的扭矩可通过所述卡位传递至所述待驱动设备。

10.如权利要求9所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述卡位包括若干设于第二内齿圈外表面的用于与待驱动设备配合的突起、凹陷或凹槽。

11.如权利要求9或10所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述第二内齿圈还包括位于支撑部一端的啮合部，啮合部设用于与所述最后一级行星齿轮传动组的行星轮啮合的内齿，所述啮合部安装于齿轮箱内。

12.如权利要求9所述的行星齿轮变速器，其特征在于，所述第二内齿圈的抗扭矩能力大于所述齿轮箱的抗扭矩能力。

13.一种行星齿轮变速器组件，包括电机和受所述电机驱动的行星齿轮变速器，其特征在于，所述行星齿轮变速器为权利要求1至12任一项所述的行星齿轮变速器。