專利名稱：多功能全齒輪變?nèi)菅b置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及容積式變?nèi)菅b置，其結(jié)構可直接用于各種工質(zhì)的泵、馬達和發(fā)動機。
目前，變?nèi)菅b置的結(jié)構很多，但各有其不足，轉(zhuǎn)子和葉片式徑向密封不可靠，對加工精度要求高，壽命短，成本較高；傳統(tǒng)齒輪、柱塞、活塞式結(jié)構體積龐大復雜；球形結(jié)構加工工藝難，不易保證質(zhì)量。
本實用新型目的在于基本綜合現(xiàn)有閉式容積式裝置優(yōu)點，棄之不足，提供一種結(jié)構簡單、易于制造、密封可靠、耐磨損、壽命長、成本低、多樣化、用途廣的多功能全齒輪變?nèi)菅b置。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的如附圖示意，主要包括內(nèi)齒環(huán)3、主齒輪1、行星齒輪2、傳動軸4、端蓋，其結(jié)構特點在于內(nèi)齒環(huán)3是由周向均布凹、凸、平內(nèi)齒面組合而成，主齒輪1是由周向均布凸、凹、平外齒面組合而成，兩者區(qū)別在于，前者以內(nèi)凹齒面為主輔以凸或平過渡內(nèi)齒面組合，后者以外凸齒面為主輔以凹或平過渡外齒面組合；主齒輪裝入內(nèi)齒環(huán)中支承(包括固定式，無轉(zhuǎn)動式，可轉(zhuǎn)動式)于傳動軸上，傳動軸的輸出入軸轉(zhuǎn)動支承于端蓋上；行星齒輪2浮持于內(nèi)齒環(huán)和主齒輪間與兩者嚙合，內(nèi)齒環(huán)——[浮動]行星齒輪——主齒輪一—相鄰[浮動]行星齒輪——內(nèi)齒環(huán)，構成循環(huán)嚙合鏈，鏈數(shù)與行星數(shù)相同；內(nèi)齒環(huán)的內(nèi)凹齒面數(shù)N與主齒輪的外凸齒面數(shù)M及行星齒輪數(shù)K三者在任意單一構造總成中的構成關系為N＋M＝K，其中①、內(nèi)齒環(huán)形狀當N＝1為圓形內(nèi)齒環(huán)，N＝2為類長圓內(nèi)齒環(huán)，N＝3為類三角圓內(nèi)齒環(huán)，N＝4為類四角圓內(nèi)齒環(huán)，N＝5為類五角圓內(nèi)齒環(huán)，……可依此類推；②、主齒輪形狀當M＝1為圓形外齒輪，當M＝2為類長圓外齒輪，當M＝3為類三角圓外齒輪，當M＝4為類四角圓外齒輪，當M＝5為類五角圓外齒輪……亦可衣此類推；③、構成關系式中N和M還應滿足兩個匹配關系N－M≥1和N＝1時M≥1，匹配關系見附表附表 表中，有表示N與M間有此匹配結(jié)構，且有意義；無或空白表示N與M間無此匹配結(jié)構或有匹配但無意義或意義不大；
由于表中位置有限而匹配結(jié)構太多，不宜全部納入表中，但按表推理亦可了然，未列入表內(nèi)的匹配結(jié)構不一定無意義(本表中所指的有意義或無意義僅僅針對變?nèi)萁Y(jié)構而言，超出此范疇，如對于減速機或變速器而言，雖仍屬于該匹配范圍，但意義與否應另行它表說明，本人在此保留另行說明的權利)，表中寫‘有’字的每個匹配都對應一種結(jié)構，并可做出相應的結(jié)構圖與之對應，構成多功能全齒輪變?nèi)菅b置(這里從略結(jié)構圖表，但保留補充的權利)；④、在滿足①、②、③同時，裝置中任意一結(jié)構應滿足內(nèi)齒環(huán)內(nèi)齒總數(shù)Z3與主齒輪外齒總數(shù)Z1間齒數(shù)比關系對應N－M≥1、Z1/Z3＝M/N；對應N＝1、M≥1，則0＜Z1/Z3＜1；⑤、主齒輪外齒頂周線上相對輸出入軸最遠點與內(nèi)齒環(huán)內(nèi)齒頂周線上相對輸出入軸最遠點間最小距離等于主齒輪外齒頂周線上相對輸出入軸最近點與內(nèi)齒環(huán)內(nèi)齒頂周線上相對輸出入軸最近點間最小距離；⑥、傳動軸結(jié)構特點(1)、①、N－M≥1、M≥2，傳動軸為直軸無轉(zhuǎn)動置于主齒輪上，傳動軸、主齒輪、內(nèi)齒環(huán)三中心線同軸線；②、N－M≥1、M＝1，傳動軸為直軸無轉(zhuǎn)動偏心置于圓形主齒輪上，傳動軸與內(nèi)齒環(huán)同軸線；(2)、①、N＝1、M≥1，傳動軸為帶有偏心圓滑塊的直軸、主齒輪轉(zhuǎn)動支承于圓滑塊上、兩者同軸線，傳動軸與主齒輪或圓滑塊的偏心距等于傳動軸與內(nèi)齒環(huán)的裝配偏心距，此類結(jié)構在傳動軸帶動主齒輪做定軸旋轉(zhuǎn)時內(nèi)齒環(huán)為隨動外轉(zhuǎn)子，②、N＝1、M≥2傳動軸與主齒輪中心線同軸，無轉(zhuǎn)動置于主齒輪上，傳動軸與內(nèi)齒環(huán)偏心裝配，傳動軸帶動主齒輪做定軸旋轉(zhuǎn)時內(nèi)齒環(huán)為隨動外轉(zhuǎn)子；③、N＝1、M≥2，傳動軸還可以是曲軸，曲軸頸與主齒輪共軸線，主軸頸與內(nèi)齒環(huán)共軸線，在N＝1、M＝1中曲軸頸到主齒輪中心距等于曲軸頸到內(nèi)齒環(huán)中心距、其它于N＝1、M≥2相同，在帶有曲軸構造中沿曲軸頸在主齒輪上可增設外齒輪與端蓋上對應附設的內(nèi)齒輪嚙合，其中端蓋上內(nèi)齒輪與內(nèi)齒環(huán)同軸線，內(nèi)齒環(huán)為定子。
本實用新型最佳結(jié)構是主齒輪和內(nèi)齒環(huán)的形狀為圓弧齒面相切連接或圓弧齒面與平齒面相切連接形狀，其中
當主齒輪的外凸齒面數(shù)M≥2時，主齒輪的形狀是凸圓弧齒面與凹圓弧齒面相切連接形狀；當內(nèi)齒環(huán)的內(nèi)凹齒面數(shù)N≥2時，內(nèi)齒輪的形狀是凹圓弧齒面與凸圓弧齒面相切連接形狀。
當主齒輪的外凸齒面數(shù)M≥2時，主齒輪的形狀也可以是圓弧齒面與平齒面相切連接形狀；當內(nèi)齒環(huán)的內(nèi)凹齒面數(shù)N≥2時，內(nèi)齒輪的形狀也可以是圓弧齒面與平齒面相切連接形狀。
在內(nèi)齒環(huán)做為定子的結(jié)構中，內(nèi)齒環(huán)起到外殼作用；在內(nèi)齒環(huán)做外轉(zhuǎn)子結(jié)構中應增設外殼使內(nèi)齒環(huán)嵌入其中轉(zhuǎn)動。
符合上述裝置內(nèi)容的任一結(jié)構的容積變化原理都是由于主齒輪在任意兩相鄰浮動行星齒輪間進出使嚙合鏈圍成的容積產(chǎn)生大小相互轉(zhuǎn)化循環(huán)而實現(xiàn)。
所有上述結(jié)構中的任意一結(jié)構，工質(zhì)進出口可靈活設在徑向、軸上(配流)、端面(配流)直接實現(xiàn)，其中，端面配流還可在主齒輪一側(cè)或兩側(cè)傳動軸上同軸設置配流盤與端面實現(xiàn)配流。
本裝置結(jié)構，由于嚙合鏈的存在，使兩相嚙合部件間形成多道密封嚙合線，且在壓力狀態(tài)下嚙合形成徑向多道有效密封，保證了密封可靠，不怕磨損；本裝置使得容積的可變空間增大、可變?nèi)莘e個數(shù)增多而具有體積小、排量大、結(jié)構簡單緊湊的優(yōu)點；本裝置結(jié)構易形成多腔變?nèi)?，各腔同時工作，但相位不同，因而可輸出穩(wěn)定流量和壓力；本裝置對加工精度要求不太高，易于制造，選材廣泛，金屬和非金屬均可，適合于各種工質(zhì)，各種行業(yè)的泵，馬達和發(fā)動機并有獨特優(yōu)點；如用于發(fā)動機，可實現(xiàn)絕熱發(fā)動機，舍棄凸輪軸進排氣系統(tǒng)，舍棄冷卻系統(tǒng)，舍棄潤滑系統(tǒng)(或僅為簡單潤滑)，大扭矩，大排量，無死點，小體積，輕便靈活，可靠耐用。
本裝置結(jié)構還對機械減速或變速器系統(tǒng)有重要意義，可直接用于減速系統(tǒng)和變速系統(tǒng)設計。
附


圖1為本裝置結(jié)構示意圖之一，圖中，內(nèi)齒環(huán)為類三角圓形，主齒輪為類長圓形；附圖2為附
圖1中主齒輪旋轉(zhuǎn)60°角結(jié)構示意圖；附圖3為本裝置結(jié)構示意圖之二，圖中，內(nèi)齒環(huán)選為類四角圓形，主齒輪為類長圓形；附圖4為附圖3中主齒輪旋轉(zhuǎn)45°角結(jié)構示意圖；附圖5為本裝置結(jié)構示意圖之三，圖中，內(nèi)齒環(huán)圓形，主齒輪為類長圓形；附圖6為本裝置結(jié)構示意圖之四，圖中，內(nèi)齒環(huán)圓形，主齒輪為類三角圓形；附圖7為本裝置結(jié)構示意圖之五，圖中，內(nèi)齒環(huán)圓形，主齒輪為類四角圓形。
所有實施例中的主齒輪或內(nèi)齒環(huán)勻按齒條和圓齒環(huán)組合設計或圓齒環(huán)與圓齒環(huán)組合設計或單由圓齒環(huán)設計而成。
實施例一如附
圖1和2所示，比例尺為1∶1，其中，1為M＝2的主齒輪，2為五個行星齒輪，3為N＝3的內(nèi)齒環(huán)，4為傳動軸，(5為端蓋這里從略)；實施例二如附圖3和4所示，比例尺為1∶1，其中，1為M＝2的主齒輪，2為六個行星齒輪，3為N＝4的內(nèi)齒環(huán)，4為傳動軸，(5為端蓋這里從略)。
實施例三如附圖5所示，N＝1、M＝2、K＝3，主齒輪為類長圓外齒輪，傳動軸與主齒輪中心線同軸轉(zhuǎn)動支承于端蓋上，與內(nèi)齒環(huán)偏心，內(nèi)齒環(huán)為隨主齒輪旋轉(zhuǎn)的外轉(zhuǎn)子。
實施例四如附圖6所示，N＝1、M＝3、K＝4，主齒輪為類三角圓外齒輪，傳動軸與主齒輪中心線同軸，與內(nèi)齒環(huán)偏心裝配，內(nèi)齒環(huán)為隨主齒輪旋轉(zhuǎn)的外轉(zhuǎn)子。
實施例五如附圖7所示，N＝1、M＝4、K＝5，主齒輪為類四角圓外齒輪，傳動軸與主齒輪中心線同軸，與內(nèi)齒環(huán)偏心裝配，內(nèi)齒環(huán)為隨主齒輪旋轉(zhuǎn)的外轉(zhuǎn)子。
權利要求1.多功能全齒輪變?nèi)菅b置，主要包括內(nèi)齒環(huán)、主齒輪、行星齒輪、傳動軸、端蓋，其結(jié)構特征在于a、內(nèi)齒環(huán)是由周向均布凹、凸、平內(nèi)齒面組合而成，主齒輪是由周向均布凸、凹、平外齒面組合而成，兩者區(qū)別于，前者以內(nèi)凹齒面為主輔以凸或平過渡內(nèi)齒面組合，后者以外凸齒面為主輔以凹或平過渡外齒面組合；b、主齒輪裝入內(nèi)齒環(huán)中，采用固定式或無轉(zhuǎn)動式或可轉(zhuǎn)動式支承于傳動軸上，傳動軸的輸出入軸轉(zhuǎn)動支承于端蓋上；c、行星齒輪浮持于內(nèi)齒環(huán)和主齒輪間分別與兩者嚙合，內(nèi)齒環(huán)——浮動行星齒輪——主齒輪——浮動行星齒輪——內(nèi)齒環(huán)，構成循環(huán)嚙合鏈，鏈數(shù)與行星數(shù)相同；內(nèi)齒環(huán)的內(nèi)凹齒面數(shù)N與主齒輪的外凸齒面數(shù)M及行星齒輪數(shù)K三者在任意單一構造總成中的構成關系為N＋M＝K，其中①、內(nèi)齒環(huán)形狀當N＝1為純圓內(nèi)齒環(huán)，N＝2為類長圓內(nèi)齒環(huán)，N＝3為類三角圓內(nèi)齒環(huán)，N＝4為類四角圓內(nèi)齒環(huán)，N＝5為類五角圓內(nèi)齒環(huán)，……可依此類推；②、主齒輪形狀當M＝1為純圓外齒輪，當M＝2為類長圓外齒輪，當M＝3為類三角圓外齒輪，當M＝4為類四角圓外齒輪，當M＝5為類五角圓外齒輪，……亦可依此類推。
2.根據(jù)權利要求1所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征還在于結(jié)構構成關系式中N和M還應滿足兩個結(jié)構匹配關系N－M≥1和N＝1時M≥1，匹配結(jié)構為附表所示，附表1
表中，有表示N與M間有此匹配結(jié)構，且有意義；無或空白表示N與M間無此匹配結(jié)構或有匹配但無意義或意義不大
3.根據(jù)權利要求1～2任一所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征在于裝置結(jié)構應滿足內(nèi)齒環(huán)內(nèi)齒總數(shù)Z3與主齒輪外齒總數(shù)Z1間齒數(shù)比關系對應N－M≥1、Z1/Z3＝M/N，對應N＝1、M≥1，則0＜21/Z3＜1。
4.根據(jù)權利要求3所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征在于主齒頂周線上相對輸出入軸最遠點與內(nèi)齒環(huán)內(nèi)齒頂周線上相對于輸出入軸最遠點間最小距離等于主齒輪頂周線上相對于輸出入軸最近點到內(nèi)齒環(huán)內(nèi)齒頂周線上相對于輸出入軸最近點間最小距離。
5.根據(jù)權利要求1～2任一所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征還在于傳動軸結(jié)構特點(1)、①N－M≥1、M≥2，傳動軸為直軸，無轉(zhuǎn)動置于主齒輪上，傳動軸、主齒輪、內(nèi)齒環(huán)三中心線同軸；②N－M≥1、M＝1，傳動軸為直軸無轉(zhuǎn)動偏心置于圓形主齒輪上，傳動軸與內(nèi)齒環(huán)同軸線；(2)、①N＝1、M≥1，傳動軸為帶有偏心圓滑塊的直軸、主齒輪轉(zhuǎn)動支承于圓滑塊上、兩者中心線重合，傳動軸與主齒輪或圓滑塊的偏心距等于傳動軸與內(nèi)齒環(huán)的裝配偏心距，此類結(jié)構在傳動軸帶動主齒輪做定軸旋轉(zhuǎn)時內(nèi)齒環(huán)為隨動外轉(zhuǎn)子，②、N＝1、M≥2傳動軸與主齒輪中心線同軸，無轉(zhuǎn)動置于主齒輪上，與內(nèi)齒環(huán)偏心裝配，傳動軸帶動主齒輪做定軸旋轉(zhuǎn)時內(nèi)齒環(huán)為隨動外轉(zhuǎn)子；③N＝1、M≥2，傳動軸還可以是曲軸，主軸頸與內(nèi)齒環(huán)同軸線裝配，曲軸頸與主齒輪同軸線裝配，曲柄半徑等于曲軸頸或主齒輪與內(nèi)齒環(huán)的裝配偏心距，在N＝1、M＝1中，曲軸頸到主齒輪中心距等于曲軸頸到內(nèi)齒環(huán)中心距，在帶有曲軸構造中，沿曲軸頸在主齒輪上可增設外齒輪與端蓋上對應附設的內(nèi)齒輪嚙合。
6.根據(jù)權利要求3所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征還在于傳動軸的結(jié)構特點(1)、①N－M≥1、M≥2，傳動軸為直軸，無轉(zhuǎn)動置于主齒輪上，傳動軸、主齒輪、內(nèi)齒環(huán)三中心線同軸；②N－M≥1、M＝1，傳動軸為直軸無轉(zhuǎn)動偏心置于圓形主齒輪上，傳動軸與內(nèi)齒環(huán)同軸線；(2)、①N＝1、M≥1，傳動軸為帶有偏心圓滑塊的直軸、主齒輪轉(zhuǎn)動支承于圓滑塊上、兩者中心線重合，傳動軸與主齒輪或圓滑塊的偏心距等于傳動軸與內(nèi)齒環(huán)的裝配偏心距，此類結(jié)構在傳動軸帶動主齒輪做定軸旋轉(zhuǎn)時內(nèi)齒環(huán)為隨動外轉(zhuǎn)子，②、N＝1、M≥2傳動軸與主齒輪中心線同軸，無轉(zhuǎn)動置于主齒輪上，與內(nèi)齒環(huán)偏心裝配，傳動軸帶動主齒輪做定軸旋轉(zhuǎn)時內(nèi)齒環(huán)為隨動外轉(zhuǎn)子；③N＝1、M≥2，傳動軸還可以是曲軸，主軸頸與內(nèi)齒環(huán)同軸線裝配，曲軸頸與主齒輪同軸線裝配，曲柄半徑等于曲軸頸或主齒輪與內(nèi)齒環(huán)的裝配偏心距，在N＝1、M＝1中，曲軸頸到主齒輪中心距等于曲軸頸到內(nèi)齒環(huán)中心距，在帶有曲軸構造中，沿曲軸頸在主齒輪上可增設外齒輪與端蓋上對應附設的內(nèi)齒輪嚙合。
7.根據(jù)權利要求1或2所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征在于工質(zhì)進出口可設在徑向、軸上、端面。
8.根據(jù)權利要求3所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征在于工質(zhì)進出口可設在徑向、軸上、端面。
9.根據(jù)權利要求1或2所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征在于當主齒輪的外凸齒面數(shù)M≥2時，主齒輪的形狀是凸圓弧齒面與凹圓弧齒面相切連接形狀或是圓弧齒面與平齒面相連接形狀；當內(nèi)齒環(huán)的內(nèi)凹齒面數(shù)N≥2時，內(nèi)齒環(huán)的形狀是凹圓弧齒面與凸圓弧齒面相切連接形狀或是圓弧齒面與平齒面相切連接形狀。
10.根據(jù)權利要求3所說的多功能全齒輪變?nèi)菅b置，其特征在于當主齒輪的外凸齒面數(shù)M≥2時，主齒輪的形狀是凸圓弧齒面與凹圓弧齒面相切連接形狀或是圓弧齒面與平齒面相連接形狀；當內(nèi)齒環(huán)的內(nèi)凹齒面數(shù)N≥2時，內(nèi)齒環(huán)的形狀是凹圓弧齒面與凸圓弧齒面相切連接形狀或是圓弧齒面與平齒面相切連接形狀。
專利摘要多功能全齒輪變?nèi)菅b置,主要包括內(nèi)齒環(huán)、主齒輪、行星齒輪、轉(zhuǎn)動軸、端蓋;內(nèi)齒環(huán)、主齒輪各自由周向均布組合各自相互獨立的數(shù)學型線為代表的凹、凸、平齒面而組成,行星齒輪浮持于內(nèi)齒環(huán)和主齒輪間分別與兩者嚙合,內(nèi)齒輪、浮動行星齒輪、主齒輪所構成的循環(huán)嚙合鏈圍成的容積隨傳動軸旋轉(zhuǎn)而循環(huán)變化。本實用新型結(jié)構簡單,排量大,扭距大,體積小,密封可靠,選材廣泛,金屬、塑料、陶瓷均可,可用于各種行業(yè)、各種工質(zhì)的泵、馬達和內(nèi)燃機;用于內(nèi)燃機可省略進排氣門凸輪軸系統(tǒng),簡化或省略潤滑系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。
文檔編號F04C2/00GK2464964SQ0023834
公開日2001年12月12日 申請日期2000年7月3日 優(yōu)先權日2000年3月6日
發(fā)明者張全 申請人:張全