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传动系统

阅读：441发布：2020-05-12

专利汇可以提供传动系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种传动系统，其包括差动行星齿轮机构和减速器。差动行星齿轮机构包括：第一太阳齿轮、与第一太阳齿轮一体形成的第一半轴、第二太阳齿轮、与第二太阳齿轮一体形成的第二半轴、同时啮合第一太阳齿轮和第二太阳齿轮的多个行星齿轮和能够转动的行星齿轮架，行星齿轮架可转动地支承多个行星齿轮。减速器连接在第一半轴和第二半轴之间，使得第一半轴和第二半轴的转动方向相反，并且使得第二半轴和第一半轴的转速之比n2/n1＝1±(2/i)，i是传动系统的传动比。根据本发明的传动系统，当减速器的传动比接近1时，能够获得大传动比，简化了结构，减小了体积，提高了效率，并降低了成本。，下面是传动系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种传动系统，其特征在于，包括差动行星齿轮机构和减速器，所述差动行星齿轮机构包括：
第一太阳齿轮，
与所述第一太阳齿轮一体形成的第一半轴，
第二太阳齿轮，
与所述第二太阳齿轮一体形成的第二半轴，
多个行星齿轮，所述多个行星齿轮同时啮合所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮，能够转动的行星齿轮架，所述行星齿轮架可转动地支承所述多个行星齿轮，所述减速器连接在所述第一半轴和所述第二半轴之间，使得所述第一半轴和所述第二半轴的转动方向相反，并且使得所述第二半轴和所述第一半轴的转速之比n2/n1＝1±(2/i)，其中，n1为所述第一半轴的转速，n2为所述第二半轴的转速，i是所述传动系统的传动比，i＝n1/nH，nH是所述行星齿轮架的转速。
2.如权利要求1所述的传动系统，其特征在于，所述减速器包括：
第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一半轴一体形成，
第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二半轴一体形成，
惰轮，
第三齿轮，所述第三齿轮通过所述惰轮与所述第一齿轮啮合，使得所述第三齿轮和所述第一齿轮具有相同的转动方向，
第四齿轮，所述与所述第二齿轮啮合，
其中，所述第三齿轮和所述第四齿轮与同一转轴一体形成。
3.如权利要求1所述的传动系统，其特征在于，所述减速器包括：
第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一半轴一体形成，
第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二半轴一体形成，
第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合，
惰轮，
第四齿轮，所述第四齿轮通过所述惰轮与所述第二齿轮啮合，使得所述第四齿轮和所述第二齿轮具有相同的转动方向，
其中，所述第三齿轮和所述第四齿轮与同一转轴一体形成。
4.如权利要求2或3所述的传动系统，其特征在于，所述第一半轴、所述第二半轴和所述转轴中的一个作为所述传动系统的输入端，所述行星齿轮架作为所述传动系统的输出端。
5.如权利要求2或3所述的传动系统，其特征在于，所述行星齿轮架作为所述传动系统的输入端，所述第一半轴、所述第二半轴和所述转轴中的一个作为所述传动系统的输出端。
6.如权利要求1所述的传动系统，其特征在于，所述减速器是变速器。
7.如权利要求1所述的传动系统，其特征在于，所述差动行星齿轮机构是差速器。
8.一种传动系统，其特征在于，其包括差动行星齿轮机构和加速器，所述差动行星齿轮机构包括：
第一太阳齿轮，
与所述第一太阳齿轮一体形成的第一半轴，
第二太阳齿轮，
与所述第二太阳齿轮一体形成的第二半轴，
多个行星齿轮，所述多个行星齿轮同时啮合所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮，能够转动的行星齿轮架，所述行星齿轮架可转动地支承所述多个行星齿轮，所述减速器连接在所述第一半轴和所述行星齿轮架之间，使得所述第一半轴和所述行星齿轮架的转动方向相同，并且使得所述行星齿轮架和所述第一半轴的转速之比nH/n1＝[1±(1/i)]/2，其中，n1为所述第一半轴的转速，nH是所述行星齿轮架的转速，i是所述传动系统的传动比，i＝n1/n2，n2为所述第二半轴的转速。
9.如权利要求8所述的传动系统，其特征在于，所述减速器包括：
第一齿轮，所述第一齿轮与所述第一半轴一体形成，
第二齿轮，所述第二齿轮与所述行星齿轮架一体形成，
第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合，
第四齿轮，所述第四齿轮与所述第二齿轮啮合，
其中，所述第三齿轮和所述第四齿轮与同一转轴一体形成。
10.如权利要求9所述的传动系统，其特征在于，所述第一半轴、所述第行星齿轮架和所述转轴中的一个作为所述传动系统的输入端，所述第二转轴作为所述传动系统的输出端。
11.如权利要求9所述的传动系统，其特征在于，所述第二转轴作为所述传动系统的输入端，所述第一半轴、所述第行星齿轮架和所述转轴中的一个作为所述传动系统的输出端。
12.如权利要求8所述的传动系统，其特征在于，所述减速器是变速器。
13.如权利要求8所述的传动系统，其特征在于，所述差动行星齿轮机构是差速器。

说明书全文

传动系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种传动系统，尤其是大传动比的传动系统。

背景技术

[0002] 在减速器(或变速器)等传动系统中，齿轮是最基本的传动零件。齿轮传动系的传动比(亦称转速比)取决于齿数比。当传动比非常大时，小齿轮的转速非常高，因此小齿轮的齿很容易疲劳断裂。为了避免这种情况，在现有技术中，通常将大传动比分配到若干级，使得每一级传动系具有合适的传动比。但是，这种多级传动造成了传动系统的体积大，结构复杂，成本高，传动效率低。

发明内容

[0003] 为了解决现有技术大传动比传动系统多级传动引发的问题，根据本发明的第一方面，提供了一种传动系统，其包括差动行星齿轮机构和减速器。所述差动行星齿轮机构包括：第一太阳齿轮、与所述第一太阳齿轮一体形成的第一半轴、第二太阳齿轮、与所述第二太阳齿轮一体形成的第二半轴、同时啮合所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮的多个行星齿轮和能够转动的行星齿轮架，所述行星齿轮架可转动地支承所述多个行星齿轮。所述减速器连接在所述第一半轴和所述第二半轴之间，使得所述第一半轴和所述第二半轴的转动方向相反，并且使得所述第二半轴和所述第一半轴的转速之比n2/n1＝1±(2/i)，其中，n1为所述第一半轴的转速，n2为所述第二半轴的转速，i是所述传动系统的传动比，i＝n1/nH，nH是所述行星齿轮架的转速。

[0004] 根据本发明的第二方面，提供了一种传动系统，其包括差动行星齿轮机构和加速器。所述差动行星齿轮机构包括：第一太阳齿轮、与所述第一太阳齿轮一体形成的第一半轴、第二太阳齿轮、与所述第二太阳齿轮一体形成的第二半轴、同时啮合所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮的多个行星齿轮、能够转动的行星齿轮架，所述行星齿轮架可转动地支承所述多个行星齿轮。所述减速器连接在所述第一半轴和所述行星齿轮架之间，使得所述第一半轴和所述行星齿轮架的转动方向相同，并且使得所述行星齿轮架和所述第一半轴的转速之比nH/n1＝[1±(1/i)]/2，其中，n1为所述第一半轴的转速，nH是所述行星齿轮架的转速，i是所述传动系统的传动比，i＝n1/n2，n2为所述第二半轴的转速。

[0005] 根据本发明的传动系统，当减速器的传动比接近1(本发明的第一方面)或者接近2(本发明的第二方面)时，能够获得大传动比；同时不像现有技术中使用的大传动比传动系统那样需要分级传动，从而在能够避免大传动比情况下小齿轮疲劳断裂的问题的同时，简化了结构，减小了体积，提高了效率，并降低了成本。
附图说明

[0006] 图1是根据本发明一种实施方式的传动系统的示意图，其中差动行星齿轮传动机构以剖视图方式示出。

[0007] 图2是根据本发明另一种实施方式的传动系统的示意图，其中差动行星齿轮传动机构以剖视图方式示出。

具体实施方式

[0008] 参见附图1和图2，根据本发明的传动系统包括差动行星齿轮传动机构7和减速器8。

[0009] 差动行星齿轮传动机构7是一种二自由度的齿轮传动机构，其一个典型的例子为差速器。图1和图2中示出了作为差动行星齿轮传动机构的一种差速器的结构示意图。

[0010] 差速器7包括第一半轴71、第二半轴72和壳体77。差速器7还包括与第一半轴71一体形成的第一锥形齿轮73、与第二半轴72一体形成的第二锥形齿轮74、位于第一、第二锥形齿轮73、74之间并同时与这两个锥形齿轮啮合的多个行星齿轮75以及支撑这些行星齿轮75的行星齿轮架76。壳体77包围着上述构件并与行星齿轮架76一体形成。

[0011] 在本申请中，“一体形成”既包括两个以上结构是同一单个零部件上的不同部分的情况，也包括两个以上结构单独形成后安装在一起在工作过程中如同单个零部件那样的情况。

[0012] 在本发明中，“壳体”并非是必须的，其可以只是行星齿轮架76的一部分。在这个意义上，在下文的描述，所有针对壳体的描述，都可以视为对行星齿轮架76的描述。

[0013] 减速器8可以是本领域技术人员已知的任何一种类型，其传动比可以固定的，也可以是可变的(即变速器)；可以是齿轮传动型的，也可以是蜗轮蜗杆型的。如下面所描述的，在本发明中，减速器8的传动比很小，例如接近1或2，所以，减速器8的结构可以非常简单，并可以有效地避免现有技术中大传动比情况下小齿轮轮齿的疲劳问题。

[0014] 在图1所示的一种具体实施方式中，减速器8连接在第一半轴71和第二半轴72之间。减速器8包括与第一半轴71一体形成的第一齿轮81和与第二半轴72一体形成的第二齿轮82。减速器8还包括与同一转轴86一体形成的第三齿轮83和第四齿轮84，其中，第三齿轮83与第一齿轮81通过惰轮85啮合，于是，第三齿轮83与第一齿轮81具有相同的转动方向；而第四齿轮84与第二齿轮82啮合，因此第四齿轮84与第二齿轮82具有相反的转动方向。于是，第一半轴71和第二半轴72之间具有相反的转动方向。

[0015] 在图1所示的传动系统中，第一半轴71作为传动系统的输入端，壳体77(或行星齿轮架76)作为传动系统的输出端。应该理解，第一半轴和第二半轴在结构上并没有实质不同，因此，二者可以互换，并都可以作为输入端。可以通过在壳体77上一体地形成齿轮78，以将壳体77的转动输出给其他的传动系。

[0016] 当第一半轴71在来自传动系统外的动力驱动下以转速n1转动时，第一半轴71经减速器8驱动第二半轴72转动，第二半轴72的转速为n2。设行星齿轮架76(或壳体77)的转速为nH，则根据差动行星齿轮传动机构的传动比公式，当第一半轴71和第二半轴72的转动方向相反时，有：

[0017] |n1-n2|＝2nH (公式1)

[0018] n1、n2、nH为标量。

[0019] 设图1所示的根据本发明的传动系统的传动比为i，i＝n1/nH；设减速器8的传动比为k，k＝n1/n2。将i、k代入公式1，可以得到：

[0020] k＝1/[1±(2/i)]或者n2/n1＝1±(2/i)(公式2)

[0021] 或者

[0022] i＝2/|1一(1/k)|(公式3)

[0023] 由公式2和3可以看出，为了获得大系统传动比i，只需使得减速器8的传动比接近1。

[0024] 当第一半轴71和第二半轴72的转速非常接近时，即减速器8的传动比k接近1时，可以得到非常大的传动系统的传动比i。例如，当k＝1.01时，系统传动比i大约为200；当k＝1.001时，系统传动比i大约为2000；当k＝1.0001时，系统传动比i大约为
20000。

[0025] 传动比k接近1的减速器8可以用常规设计方法容易地得到，而且非常容易地使减速器8中的各个齿轮的齿数接近，从而避免了现有技术中大传动比情况下小齿轮的轮齿疲劳断裂的问题。

[0026] 另外，与现有技术中的减速器等传动系统不同，即使本发明的传动系统可以具有理论上可以无限大的系统传动比i，但是，结构几乎不变，仍然保持简单，无需现有技术那样必须分成多个传动级，也因此不会像现有技术那样出现传动效率下降的问题。因此，本发明的传动系统特别适合于应用在大传动比的场合。

[0027] 在图1所示的实施例中，第一齿轮81和第三齿轮83通过惰轮85啮合。作为替换方式，第一齿轮81和第三齿轮83可以直接啮合，而第二齿轮82和第四齿轮84通过惰轮啮合。本领域技术人员应该明白，增加惰轮85的目的在于使得第一半轴71和第二半轴72具有相反的转动方向。

[0028] 在图1所示的实施例中，虽然将第一或者第二半轴作为输入端，但是，应该理解，也可以将减速器8的转轴86作为传动系统的输入端。在这种情况下，转轴86接收来自传动系统外的动力而转动，从而驱动第一半轴和第二半轴转动，使得二者转速之比为传动比k。

[0029] 另外，在上述参照图1所作的描述中，传动系统是一种特别适合于大传动比的减速器。但是，应该理解，如果将行星齿轮架或者壳体作为输入端，而将第一半轴、第二半轴、转轴86中的一个作为输出端，那么，本发明的传动系统成为一种特别适合于大传动比的增速器。

[0030] 图2示出了根据本发明另一种实施方式的传动系统。在图2所示的传动系统中，第一半轴71为传动系统的输入端，第二半轴72为传动系统的输出端。减速器9连接在第一半轴71和壳体77(或者行星齿轮架76)之间。减速器9包括与第一半轴71一体形成的第一齿轮91和与壳体77一体形成的第二齿轮92。减速器8还包括与同一转轴96一体形成的第三齿轮93和第四齿轮94，其中，第三齿轮93与第一齿轮91啮合，第四齿轮94与第二齿轮92啮合。

[0031] 利用图2所示的减速器9，第一半轴71和壳体77之间具有相同的转动方向。但本发明不限于此，第一半轴71和壳体77可以具有相反的转动方向。

[0032] 类似于图1所示实施例采用的符号体系，设第一半轴71的转速为n1，第二半轴72的转速为n2，壳体77(或行星齿轮架76)的转速为nH，图2所示传动系统的系统传动比为i，i＝n1/n2，减速器9的传动比为k，k＝n1/nH。将上述关系代入公式1，可以得到：

[0033] k＝2/[1±(1/i)]或者nH/n1＝[1±(1/i)]/2(公式4)

[0034] 或者

[0035] i＝1/|1-(2/k)|(公式5)

[0036] 由公式4和5可以看出，为了获得大系统传动比i，只需使得减速器9的传动比k接近2。

[0037] 当第一半轴71的转速非常接近壳体77(或行星齿轮架76)的转速2倍时，即减速器9的传动比k接近2时，可以得到非常大的传动系统的传动比i。例如，当k＝2.01时，系统传动比i大约为200；当k＝2.001时，系统传动比i大约为2000；当k＝2.0001时，系统传动比i大约为20000。

[0038] 传动比k接近2的减速器9可以用常规设计方法容易地得到，通过将传动比k在第一/第三齿轮和第二/第四齿轮之间进行分配，可以非常容易地使减速器9中的相互啮合的齿轮的齿数接近，从而避免了现有技术中大传动比情况下小齿轮的轮齿疲劳断裂的问题。即使使得第一/第三齿轮和第二/第四齿轮中的一组齿数比为2，也是疲劳设计的允许范围，不会出现现有技术中大传动比情况下小齿轮的轮齿疲劳断裂现象。

[0039] 即使本发明的传动系统可以具有理论上可以无限大的系统传动比i，但是，结构几乎不变，仍然保持简单，无需现有技术那样必须分成多个传动级，也因此不会像现有技术那样出现传动效率下降的问题。因此，本发明的传动系统特别适合于应用在大传动比的场合。

[0040] 虽然在图2所示的实施例中，第一半轴71是输入端，而第二半轴72是输出端，但是，应该理解，两个半轴中任意一个都作为输入端，另一个作为输出端，只要将减速器连接到输入端半轴和行星齿轮架之间即可。

[0041] 作为替换方式，也可以将减速器9的转轴96作为传动系统的输入端。在这种情况下，转轴96接收来自传动系统外的动力而转动，从而驱动第一半轴(或者第二半轴)和壳体(或者行星齿轮架)转动，使得二者转速之比为传动比k。

[0042] 另外，在上述参照图2所作的描述中，传动系统是一种特别适合于大传动比的减速器。但是，应该理解，如果将上述的输出端例如第二半轴作为输入端，而将第一半轴、壳体(或行星齿轮架)、转轴中的一个作为输出端，那么，本发明的传动系统成为一种特别适合于大传动比的增速器。

[0043] 本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员在不超出本发明保护范围的情况下可以根据具体情况对本发明做出各种变型、修改或者替换，这些变型、修改或者替换落入本发明的保护范围。

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