專利名稱：延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
行星傳動具有主動輪(太陽輪)、行星輪、轉(zhuǎn)臂與輸出軸、外壓圈及滾輪和銷軸的
傳動機(jī)構(gòu)，通常行星輪以心軸支承在轉(zhuǎn)臂上，作圓周運(yùn)行同時具有圓周力和離心力，尤其是 高轉(zhuǎn)速傳動離心力往往造成有害影響，甚至是效率降低的主因。 —種延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動設(shè)有內(nèi)外組合轉(zhuǎn)臂與輸出機(jī)構(gòu)聯(lián)接，是將通常只能裝置于 外壓圈徑向內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)臂兼輸出機(jī)構(gòu)延伸到外壓圈的外圍上，就是設(shè)有內(nèi)外轉(zhuǎn)臂，內(nèi)轉(zhuǎn)臂有 輸出軸與銷軸連成一體在主動輪與外壓圈徑向中間傳遞轉(zhuǎn)矩，外轉(zhuǎn)臂由滾輪與支承件并固 聯(lián)到輸出機(jī)構(gòu)的銷軸上稱為內(nèi)外組合轉(zhuǎn)臂與輸出軸。滾輪或滾套始終與行星輪接觸滾動傳 力，并位于行星輪圓周運(yùn)行的外圍阻擋而接受行星輪的運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，就是將離心 力轉(zhuǎn)移到輸出機(jī)構(gòu)上，且與圓周力合成推力矩共同作功。
背景技術(shù)：
齒輪行星傳動和摩擦輪行星傳動的行星輪作圓周運(yùn)行有著離心力，其值與轉(zhuǎn)速角
速度平方成正比，高轉(zhuǎn)速較大的離心力通常作用到支承上或摩擦副外壓圈的槽型摩擦面上
消耗了過多的功能，發(fā)熱溫升高磨損嚴(yán)重壽命和效率降低。由于摩擦副行星傳動常采用楔
角很小的槽型摩擦面，已有的摩阻較大，加上高轉(zhuǎn)速較大的離心力擠壓到槽面上，楔緊力過
大而嚴(yán)重發(fā)熱效率降低，甚至被制動，高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)極限受到離心力的限制。 另一種情況是碟簧加壓于外壓圈上而實現(xiàn)恒動率傳動的摩擦式行星傳動變速器，
由于主動輪夾緊行星輪的夾緊力來自碟簧一外壓圈對行星輪的錐面推力(徑向推壓力)，
當(dāng)行星輪行星運(yùn)行產(chǎn)生離心力后，會抵消這種徑向推力，也就是會減弱主動輪對行星輪的
夾緊力，并影響到承載力和效率。 行星傳動的行星輪必然產(chǎn)生離心力，而且高轉(zhuǎn)速其離心力巨大并造成有害影響。 所以改變離心力的方向與作用，變有害為利，這是實現(xiàn)高效高速行星傳動的決定性條件。由 于摩擦傳動依靠摩擦力，而轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速卻成反比，離心力卻與轉(zhuǎn)速平方值成正比，所以離心 力往往引起較多損耗而降低效率。離心力不可避免但可以改變與轉(zhuǎn)移受力點(diǎn)，本發(fā)明就是 將行星輪的離心力轉(zhuǎn)移到輸出機(jī)構(gòu)上共同作功達(dá)到提高效率且實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速行星傳動的突 破

發(fā)明內(nèi)容
摩擦輪行星傳動常用結(jié)構(gòu)是碟簧壓緊于主動輪上，當(dāng)高轉(zhuǎn)速時碟簧壓得最緊，這 時的離心力也最大，所以槽型摩擦面(外壓圈上)的摩擦阻力會過大而嚴(yán)重降低效率。高 轉(zhuǎn)速所需的摩擦力及其夾緊力都要求較小卻反成為過大而增大損耗，所以這種狀況必須改 變。二是碟簧加壓于外壓圈上雖然能夠?qū)崿F(xiàn)恒動率傳動而且高轉(zhuǎn)速所需的摩擦力及其壓緊 力應(yīng)當(dāng)很小，卻因離心力的有害作用而不得不超額定值地增大碟簧壓緊力引起發(fā)熱與損耗 成倍增加而降低高轉(zhuǎn)速的效率。所以也應(yīng)該克服。解決行星傳動的缺陷以轉(zhuǎn)移離心力作用 是最有實效的方案，這就是延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動。
行星傳動的離心力與回轉(zhuǎn)半徑、質(zhì)量、角速度平方成正比，所以要實現(xiàn)高速行星傳 動也必須解決如何轉(zhuǎn)移離心力的難題。通常的摩擦傳動其承載力和效率難以達(dá)到齒輪嚙合 傳動是由于緊壓力過高損耗較大所造成，如果解決此點(diǎn)加上摩擦傳動的浮動性和均載性及 裝配性均優(yōu)于齒輪嚙合傳動，所以一旦離心力和最適合的緊壓力得到最佳解決后，摩擦式 行星傳動應(yīng)有取代齒輪式行星傳動的諸多優(yōu)勢。 本發(fā)明的目的是提供一種高轉(zhuǎn)速高效率平穩(wěn)性行星傳動，各種轉(zhuǎn)速形成的離心力
變有害為有利，這是首創(chuàng)內(nèi)外二轉(zhuǎn)臂并與輸出軸固連的延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動。 幾乎所有的行星傳動僅有內(nèi)置轉(zhuǎn)臂及輸出機(jī)構(gòu)，本發(fā)明轉(zhuǎn)臂由外壓圈內(nèi)置與外壓
圈外設(shè)二部分組合并由內(nèi)置部分與輸出軸固連。雖然輸出軸與銷軸只能安裝在外壓圈與
主動輪徑向之間的區(qū)域，既轉(zhuǎn)臂與輸出軸也只能設(shè)置于這個中間區(qū)域，但是采用了外壓圈
外圍的延伸轉(zhuǎn)臂既外設(shè)轉(zhuǎn)臂讓它接觸行星輪，行星輪的離心力方向近于垂直角壓到與轉(zhuǎn)臂
組合的滾輪上，行星輪的離心力得到轉(zhuǎn)移，并與圓周力合成推力矩。外壓圈外圍設(shè)有滾輪，
滾輪通過支架與內(nèi)置轉(zhuǎn)臂的銷軸固聯(lián)，銷軸與輸出軸固聯(lián)，這樣行星輪的離心力就會作用
到轉(zhuǎn)臂與輸出機(jī)構(gòu)上了，而夾緊行星輪的外壓圈或主動輪未受行星輪本身上的離心力的影
響，也就不需要超過額定值地過多增加碟簧的壓緊力而減小了損耗，提高了效率。 摩擦輪行星傳動的無級變速，行星輪有不同的工位，在高轉(zhuǎn)速行星輪處于徑向最
內(nèi)，這時的行星輪對外圍上的滾輪成完全阻擋，不管離心力多大總會全壓到滾輪上并與圓
周力共同推動轉(zhuǎn)臂及輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩。向低速調(diào)速，行星輪逐漸作徑向外移，并繞滾輪接觸
而轉(zhuǎn)變作用角。由于轉(zhuǎn)速的降低，離心力成倍減小，圓周力也能夠?qū)⑿行禽唹壕o于滾輪上既
輸出軸上，這就是內(nèi)外轉(zhuǎn)臂機(jī)構(gòu)在整個范圍轉(zhuǎn)移了離心力的方向及作用點(diǎn)，且能與圓周力
共同作功。 碟簧設(shè)置于主動上的摩擦輪行星傳動常作固定傳動比減速傳動，其結(jié)構(gòu)簡單效率 高，可實現(xiàn)多行星輪小行星輪緊密型傳動，并能小范圍內(nèi)調(diào)整速比。這種結(jié)構(gòu)的離心力難以 轉(zhuǎn)移到內(nèi)置轉(zhuǎn)臂上，只能采用雙錐度行星輪調(diào)整壓緊力的大小，減小損耗提高效率。這時作 高速傳動時行星輪的離心力較大且壓緊到外壓圈的槽型摩擦面上，為了降低槽面正壓力， 應(yīng)采用較大錐度的行星輪與大楔角槽型。而主動輪夾緊行星輪的部位采用較小錐角來降低 徑向推力，減小外壓圈對行星輪的摩擦阻力，從而提高了效率，這就是雙錐角行星輪傳動。
作大速比的低速傳動，因行星輪本身的離心力已經(jīng)降低很多，為了增大外壓圈更 能夾緊行星輪，達(dá)到恒功率傳動，就是主動輪加到大錐角處，而外壓圈卻在錐角較小部位， 得到主動輪的徑向推力大，外壓圈對行星輪的夾緊正壓力也增大，符合低轉(zhuǎn)速較大轉(zhuǎn)矩需 要較大壓緊力(正壓力)的要求。所以雙錐度行星輪解決了碟簧加壓在主動輪上的行星傳 動同樣實現(xiàn)高效率并且提高了高轉(zhuǎn)速極限。 延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動及雙錐度行星輪結(jié)構(gòu)與形狀的創(chuàng)新解決了行星傳動一系列重
大技術(shù)要害的歷史性難題，從而將摩擦輪傳動取代齒輪傳動、擺線傳動及蝸輪傳動產(chǎn)生顯
著的效益，尤其是傳動比1. 5 30范圍具有不可替代的優(yōu)勢。 以下詳細(xì)說明實現(xiàn)本發(fā)明的最佳設(shè)計方案和實施細(xì)節(jié)

圖1是延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動，作無級變速的結(jié)構(gòu)圖。 圖2是延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動的工作原理其平面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動的主動輪及外壓圈夾緊行星輪及外轉(zhuǎn)臂的軸向剖視圖。
圖4是雙錐度行星輪高速傳動采用的形狀和錐角要求。
圖5是雙錐度行星輪作低速傳動工位狀況圖。 圖6是雙錐度行星輪行星減速器結(jié)構(gòu)圖，表明雙錐角既在行星輪半徑各處有不同 的錐角，依據(jù)傳動的轉(zhuǎn)速高低既傳動比大小，選用各摩擦副傳力處有不同的錐角，增減摩擦 副的正壓力來調(diào)整所需的摩擦力實現(xiàn)恒功率高效率傳動。 圖1中1、行星輪，2、滾輪，3、滾輪軸，4、滾輪架，5、固連在輸出軸9上的銷軸(內(nèi)轉(zhuǎn) 臂)，6、移動與固定外壓圈，7、固定與移動主動輪，8、輸入軸，10、壓緊在移動外壓圈上的多
組碟簧。 圖中輸入軸8套有固定主動輪和移動主動輪7并同時傳動，二個主動輪7夾緊一 組行星輪l，行星輪1又被二個外壓圈6構(gòu)成的槽型摩擦面在徑向外側(cè)夾緊，由于多組碟簧 10始終加壓于可移動的外壓圈6，同時使行星輪1徑向內(nèi)外維持壓緊狀態(tài)。高低轉(zhuǎn)速調(diào)整 行星輪被徑向位移，總是受到外圍上的一組滾輪2、滾輪軸3、滾輪架4及銷軸5組合成的內(nèi) 外轉(zhuǎn)臂機(jī)件的阻擋且滾動接觸受力，使行星輪自身產(chǎn)生的離心力只能壓緊在滾輪上，同時 行星輪1又被二個主動輪7和二個外壓圈6在碟簧壓緊下于接觸點(diǎn)夾緊。因為主動輪或外 壓圈可作軸向進(jìn)合或分開位移，其夾緊后摩擦力不受離心力的影響。 圖2中，1、行星輪，2、滾輪，3、滾輪轉(zhuǎn)軸，4、滾輪架，5、輸出軸固聯(lián)的銷軸，6、外壓 圈，7、主動輪。 高速區(qū)，主動輪7在行星輪1的中心點(diǎn)Q工夾緊，而外壓圈6則在行星輪全半徑點(diǎn) (輪緣)壓緊，這時行星輪在滾輪2的內(nèi)側(cè)，高轉(zhuǎn)速行星輪具有的較大離心力于F點(diǎn)壓到滾 輪2上，并與圓周力P合成推力矩使?jié)L輪2、滾輪轉(zhuǎn)軸3、滾輪架4、銷軸與輸出軸5、作圓周 運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速越高離心力越大。因為行星輪處于滾輪徑向內(nèi)側(cè)，大部分離心力受到阻擋，所以 圓周力很容易將行星輪推壓于滾輪上，共同推動輸出軸傳遞轉(zhuǎn)矩。行星輪本身的離心力不 會作用到外壓圈6上，也就是外壓圈6受碟簧壓緊后與行星輪的邊緣相壓緊。主動輪對行 星輪的夾緊力未受到離心力的"抵消"而減弱，使來自碟簧間接壓緊力足以夾緊行星輪而傳 動。所以高速區(qū)行星輪的離心力近于成垂直作用到滾輪上，任何大離心力不會使行星輪脫 離與滾輪的接觸，離心力就被圓周力合成為推力矩。從高轉(zhuǎn)速向中低轉(zhuǎn)速位移，行星輪1從 滾輪2的徑向內(nèi)側(cè)向外圍逐漸移動，當(dāng)移至E點(diǎn)時，主動輪7在行星輪全半徑內(nèi)側(cè)夾緊，而 外壓圈6則于行星輪中心錐頂點(diǎn)Q2相壓緊，輸出轉(zhuǎn)速直至零轉(zhuǎn)。這個降速區(qū)域，離心力也 逐漸減小，滾輪阻擋行星輪作用角變化阻擋程度減弱，但圓周力還是能夠推壓行星輪與滾 輪相接觸傳動。所以整個變速范圍，行星輪本身形成的離心力不再產(chǎn)生有害影響而始終與 圓周力合成推力矩，運(yùn)行中摩擦副對摩擦力所需的壓緊力維持在額定值，相對降低了各種 阻力，減小了磨損與發(fā)熱，降低溫升潤滑良好，保持高效率。 無級變速恒動率傳動的壓緊力必須與轉(zhuǎn)速的降低而增大，既不能過大也不可不 足。這種壓緊力是與高效率密切相關(guān)，其余損耗(如軸承)與齒輪嚙合傳動基本相同，所以 摩擦傳動的效率一旦解決了因壓緊力而過分損耗，也能夠與齒輪傳動相等。而且作為多行 星輪傳動，摩擦傳動的均載性和浮動性比齒輪行星傳動更易于解決，所以延伸轉(zhuǎn)臂行星傳 動有著超高轉(zhuǎn)速高效率的重大突破，尤其是無級變速器創(chuàng)造迄今該領(lǐng)域最大變速范圍的恒 功率傳動最佳技術(shù)性能。并易于制成低噪聲高平穩(wěn)性高速輸入減速器取代嚙合式行星傳動 具有填補(bǔ)空白性成果。
圖3中，1、行星輪，2、滾輪，3、滾輪轉(zhuǎn)軸，4、滾輪架，6、外壓圈，7、主動輪。以軸向截 面表明結(jié)構(gòu)形狀及工作原理。二個主動輪7可于靠近行星輪中心點(diǎn)B夾緊，輸出轉(zhuǎn)速可達(dá) 到輸入轉(zhuǎn)速，當(dāng)行星輪作徑向外移，其中心點(diǎn)(錐頂)移至二個外壓圈相接觸時，輸出轉(zhuǎn)速 達(dá)到零轉(zhuǎn)。另外，因為行星輪的楔角較大，外壓圈壓緊行星輪后形成的徑向推力也較大，達(dá) 到主動輪夾緊行星輪實現(xiàn)恒動率傳動的要求。由于克服了行星輪本身必然存在的離心力卻 未造成有害影響，所以加壓碟簧可以減小通常的壓緊力，從而降低磨耗和發(fā)熱，提高壽命和 承載力。 該軸向視圖還表明當(dāng)行星輪錐頂處(中心)與主動輪接觸，其工作半徑為O，而行 星輪全半徑既外緣處與外壓圈接觸被壓緊傳動，輸出轉(zhuǎn)速等于輸入轉(zhuǎn)速；向低轉(zhuǎn)速調(diào)整，行
星輪徑向外移，直至中心點(diǎn)(錐頂處)于外壓圈接觸，行星輪相對于外壓圈的工作半徑為O，
而行星輪與主動輪的觸點(diǎn)是全半徑，這時的輸出轉(zhuǎn)速達(dá)到零轉(zhuǎn)。所以延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動實
現(xiàn)了最大的變速比和最大的恒功率傳動的變速范圍，具有填補(bǔ)空白性重大突破。 圖4中，二個主動輪7于A點(diǎn)夾緊行星輪1，而外壓圈6于B點(diǎn)壓緊行星輪半徑較
大處，所以輸出轉(zhuǎn)速較高。由于行星輪A處楔角較小而正壓力就較大，主動輪夾緊行星輪后
的徑向推力也較小，既行星輪對B點(diǎn)(與外壓圈接觸點(diǎn))的正壓力較小。當(dāng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)后，行
星輪的離心力較大又作用到外壓圈B點(diǎn)，一小一大二者相加后的壓緊力未必太緊，摩阻適
宜，這種結(jié)構(gòu)符合于高轉(zhuǎn)速傳動。 圖5中，與圖4所示相反，主動輪夾緊行星輪是其楔角較大處而具有較大徑向推
力，外壓圈卻在楔角較小處壓緊行星輪，因而正壓力較大，形成的摩擦力且較大，這正是低
轉(zhuǎn)速離心力降低后外壓圈對行星輪的壓緊力不會減弱而提高了效率和承載力。 雙錐角行星輪達(dá)到既有實效又非常簡便利用行星輪必然存在的離心力來提高技
術(shù)性能，屬內(nèi)置轉(zhuǎn)臂行星傳動的改進(jìn)。 圖6中，1、行星輪，2、滾套，5、銷軸，6、外壓圈，7、主動輪，9、輸出軸，10、碟簧。
圖中表明摩擦輪行星傳動固定速比的結(jié)構(gòu)，輸入軸上套有二個主動輪7，其中一主 動輪受碟簧壓緊力與另一主動輪夾緊行星輪l，受力點(diǎn)是行星輪1的近中心部位，其錐角較 小，壓緊的正壓力較大，而行星輪徑向外側(cè)受到二個外壓圈6的夾緊，外壓圈6相對接觸的 行星輪部位的錐角較大，夾緊正壓力較小。這是高轉(zhuǎn)速傳動的行星輪雙錐角形成的摩擦力 適合較大離心力的結(jié)構(gòu)屬高轉(zhuǎn)速運(yùn)行。離心力同時壓緊到外壓圈6上，其正壓力以相加增 大，所以盡可能避免過分壓緊而減小損耗。 作低轉(zhuǎn)速傳動，行星輪作徑向外移，這時主動輪夾緊于行星輪錐角較大的外緣處， 而外壓圈卻夾緊在行星輪近中心部位，主動輪對行星輪的推力增大促使外壓圈對行星輪的 夾緊力升高。這時的離心力因轉(zhuǎn)速降低已經(jīng)較小，所以外壓圈應(yīng)當(dāng)提高正壓力，符合低轉(zhuǎn)速 低離心力時傳遞大轉(zhuǎn)矩所需的較大摩擦力(正壓力)。這與通常的單一錐角行星輪相比屬 很小增加成本又能獲得實效的創(chuàng)新成果。 延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動解決了恒動率無級變速一直難以克服的行星輪離心力成為降 低效率的致命難題，雙錐角行星輪又解決槽型摩擦傳動利用離心力增減壓緊力而提高效率 的簡易方法，以首創(chuàng)形狀和結(jié)構(gòu)創(chuàng)造高轉(zhuǎn)速高效率行星傳動。
權(quán)利要求
行星傳動具有主動輪、行星輪、轉(zhuǎn)臂與輸出軸、外壓圈及滾輪的傳動機(jī)構(gòu)，尤其是延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動其特征是行星輪圓周運(yùn)行的外圍設(shè)置滾輪并與轉(zhuǎn)臂組合，再由內(nèi)轉(zhuǎn)臂與輸出軸聯(lián)接，滾輪位于外壓圈外圍阻擋并接受行星輪離心力將其改變方向轉(zhuǎn)移著力點(diǎn)且與圓周力合成推力矩，雙錐角行星輪既行星輪的半徑各處不同的錐角使摩擦副的正壓力增減變動，摩擦力與轉(zhuǎn)矩增減相一致。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動，其特征是轉(zhuǎn)臂由內(nèi)外二部分，內(nèi)轉(zhuǎn)臂由銷軸與輸出軸固連，外傳臂在行星輪圓周運(yùn)行的外圍設(shè)置滾輪、滾輪軸、滾輪架并與轉(zhuǎn)臂聯(lián)成一體，滾輪在外壓圈的徑向外側(cè)與行星輪接觸相滾動，行星輪的離心力受到滾輪阻擋，改變方向，轉(zhuǎn)移著力點(diǎn)且與圓周力合成推力矩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動，其特征是高轉(zhuǎn)速工位行星輪位于圓周運(yùn)行的內(nèi)部，其徑向外側(cè)外圓處與滾輪相接觸，離心力方向接近垂直角壓到滾輪上，使圓周力容易與離心力合成推力矩。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動，其特征是行星輪制成雙錐角，各半徑有不同的錐角，在內(nèi)外傳動摩擦副的夾緊產(chǎn)生正壓力增減變動來調(diào)整各種轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩所需的摩擦力。
全文摘要
一種延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動設(shè)有內(nèi)外轉(zhuǎn)臂并與輸出機(jī)構(gòu)固聯(lián)，行星輪的圓周運(yùn)行同時具有圓周力和離心力。延伸轉(zhuǎn)臂位于行星輪圓周運(yùn)行的外圍設(shè)置滾輪并與轉(zhuǎn)臂及輸出軸固連，滾輪與行星輪接觸滾動阻擋且接受行星輪本身的離心力，將其改變力的方向轉(zhuǎn)移著力點(diǎn)并與圓周力合成推力矩共同作功。槽型摩擦面的楔角或行星輪的對應(yīng)錐角大小有不同的正壓力，雙錐角行星輪能利用離心力來增減摩擦副的正壓力達(dá)到降低損耗提高效率有著既簡單又實效的方法。延伸轉(zhuǎn)臂行星傳動避免了離心力的所有害處，實現(xiàn)于更高轉(zhuǎn)速高效率行星傳動，將摩擦輪傳動更加優(yōu)越齒輪傳動、擺線傳動及蝸輪傳動獲得新突破，尤其是輸出轉(zhuǎn)速達(dá)到輸入轉(zhuǎn)速直至零轉(zhuǎn)的恒功率高轉(zhuǎn)速高效率無級變速傳動。
文檔編號F16H13/06GK101705982SQ20091017963
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月8日
發(fā)明者陳廣強(qiáng) 申請人:陳廣強(qiáng)