本發(fā)明涉及一種具有嵌套輪系的裝置。

背景技術(shù)：

行星齒輪系已知包括：具有外齒的內(nèi)中心齒輪，以及具有內(nèi)齒的外環(huán)形齒輪，以及具有外齒的、在行星齒輪支座上安裝在中心齒輪和環(huán)形齒輪(或環(huán))之間的行星齒輪，行星齒輪支座安裝為相對(duì)于中心齒輪和環(huán)樞轉(zhuǎn)。操作時(shí)，中心齒輪和環(huán)形齒輪之一相對(duì)于它們中的另一個(gè)保持靜止，而行星齒輪支座構(gòu)成輪系的入口和出口，反之亦然。因此，每個(gè)行星齒輪上的每個(gè)點(diǎn)描述了行星路徑，這就是這種類(lèi)型的輪系名稱(chēng)的由來(lái)。入口和出口之間的傳動(dòng)比取決于環(huán)和中心齒輪以及行星齒輪上的齒數(shù)，且其值可以達(dá)到約為10。這種類(lèi)型的輪系是有利的，因?yàn)槠錂M向尺寸(受限于環(huán)的尺寸)以及其良好的效率。最大傳動(dòng)扭矩取決于實(shí)際與環(huán)和中心齒輪嚙合的行星齒輪的數(shù)量。

為了增加行星齒輪的數(shù)量，以及由此產(chǎn)生的最大傳動(dòng)扭矩，已經(jīng)提出省略行星齒輪支座。

輪系因此已知被稱(chēng)為“嵌套的”，包括：具有中心齒輪的主軸、靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、以及行星齒輪，每個(gè)行星齒輪提供有分別與中心齒輪和兩個(gè)環(huán)之一嚙合的入口第一段，以及與另一個(gè)環(huán)嚙合的第二段。主軸和動(dòng)環(huán)構(gòu)成輪系的入口和出口，反之亦然。傳動(dòng)比由中心齒輪、行星齒輪兩段中的每一段以及兩個(gè)環(huán)中的每一個(gè)的齒數(shù)確定。嵌套輪系擁有的最大傳動(dòng)扭矩大于傳統(tǒng)行星輪系的扭矩，但是效率較低。

此外，當(dāng)兩個(gè)行星段上的齒數(shù)不同的時(shí)候，通過(guò)切割來(lái)機(jī)加工帶齒段需要利用機(jī)加工進(jìn)行，并反復(fù)進(jìn)行數(shù)次。不幸地是，組裝限制需要每個(gè)帶齒段具有至少一個(gè)精確相互對(duì)齊的齒，這是在切割后難以實(shí)現(xiàn)的。此外，通過(guò)切割來(lái)機(jī)加工帶齒段也需要帶齒段之間具有大寬度的槽，以使得切割工具可以松開(kāi)。盡管如此，這種槽一般太小而不能讓研磨輪松開(kāi)，因此防礙了任何后續(xù)的研磨階段，由此限制了機(jī)加工的精確度。質(zhì)量水平因此可以通過(guò)對(duì)最大傳動(dòng)扭矩設(shè)限而獲得，因?yàn)檩喯抵忻總€(gè)齒輪上所承受的載荷分布是不平衡的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種嵌套輪系，其在最大傳動(dòng)扭矩方面呈現(xiàn)了更好的性能。

為此，本發(fā)明提供一種齒輪裝置，至少包括：

·具有中心齒輪的軸；

·具有內(nèi)齒的至少兩個(gè)同心環(huán)，也即至少一個(gè)第一環(huán)和至少具有第一環(huán)形段和第二環(huán)形段的第二環(huán)；

·第一行星齒輪，每個(gè)至少提供有與中心齒輪、第一環(huán)和第二環(huán)的第一段嚙合的第一帶齒段；以及

·第二行星齒輪，每個(gè)至少提供有與中心齒輪、第一環(huán)和第二環(huán)的第二段嚙合的第二帶齒段。

第一環(huán)的齒數(shù)與中心齒輪的齒數(shù)相加之和是第一行星齒輪的齒數(shù)與第二環(huán)的段數(shù)相乘結(jié)果的倍數(shù)，而第二環(huán)的齒數(shù)與中心齒輪的齒數(shù)相加之和是第一行星齒輪數(shù)量的倍數(shù)。

第一環(huán)形段和第二環(huán)形段具有相同的齒并且在它們之間呈現(xiàn)角度偏移，該角度偏移對(duì)應(yīng)于齒數(shù)，該齒數(shù)是第二環(huán)的段數(shù)的倒數(shù)。

因此，該裝置可以被認(rèn)為是多個(gè)嵌套輪系(當(dāng)?shù)诙h(huán)中具有兩段時(shí)是兩個(gè)嵌套輪系)，它們自己相互嵌套。每個(gè)行星齒輪嚙合在第一環(huán)上和第二環(huán)的環(huán)形段之一上。每個(gè)行星齒輪段可以被認(rèn)為是單個(gè)帶齒段。行星齒輪和具有不同齒數(shù)的環(huán)之間的中心到中心距離由齒上的適當(dāng)縮進(jìn)(setback)確保。每個(gè)行星齒輪的單個(gè)帶齒段因此可以通過(guò)研磨獲得。通過(guò)這種機(jī)加工方法所獲得的質(zhì)量水平比通過(guò)切割獲得的要高很多，這樣裝置可以承受較大載荷。

在特殊的實(shí)施例中，第一環(huán)具有設(shè)置在第二環(huán)一側(cè)上的第一環(huán)形段和第二環(huán)形段，每個(gè)行星齒輪提供有與第一帶齒段隔開(kāi)一定間距的第二帶齒段，該間距比第二環(huán)的環(huán)形段的寬度要大，第一帶齒段未與第二環(huán)嚙合，這樣每個(gè)第一行星齒輪的第一帶齒段與第一環(huán)的第一環(huán)形段以及第二環(huán)的第一環(huán)形段嚙合，每個(gè)第一行星齒輪的第二帶齒段與第一環(huán)的第二環(huán)形段嚙合，每個(gè)第二行星齒輪的第一帶齒段與第一環(huán)的第二環(huán)形段以及第二環(huán)的第二環(huán)形段嚙合，以及每個(gè)第二行星齒輪的第二帶齒段與第一環(huán)的第一環(huán)形段嚙合。

因此，輪系通過(guò)以下形成為對(duì)稱(chēng)的：第一環(huán)和兩個(gè)環(huán)形段的設(shè)置，這些環(huán)形段相對(duì)于第二環(huán)的兩段之間的接合平面是對(duì)稱(chēng)放置的，并且以這樣的方式在每個(gè)行星齒輪上增加段，即：第一行星齒輪和第二行星齒輪交替設(shè)置并相對(duì)設(shè)置，與第一環(huán)的兩個(gè)環(huán)形段嚙合。傳遞載荷的齒數(shù)因此增加并且行星齒輪的傾斜被消除。

最后，在第二環(huán)的兩個(gè)段之間或者第一環(huán)的兩個(gè)段之間或者中心齒輪的兩個(gè)段之間，在第一和第二行星齒輪上嚙合的一個(gè)段以及在第二行星齒輪上嚙合的另一個(gè)段，整合了彈性齒隙(backlash)占據(jù)裝置，使其能夠獲得無(wú)齒隙的嵌套輪系。能夠傳遞與一個(gè)輪系的能力對(duì)應(yīng)的扭矩減去彈性元件在其它輪系上所施加的載荷(第一行星齒輪傳遞載荷，第二行星齒輪尾隨)。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明其它特征和優(yōu)勢(shì)在閱讀本發(fā)明的特定的非限定性實(shí)施例的以下說(shuō)明時(shí)呈現(xiàn)。

參考附圖，其中：

·圖1是顯示了本發(fā)明第一實(shí)施例的裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖；

·圖2是該裝置的切開(kāi)的透視圖；

·圖3是裝置在圖2的平面III上的剖視圖；

·圖4是顯示了本發(fā)明第二實(shí)施例的裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖；

·圖5是顯示在第二環(huán)的兩個(gè)段之間具有齒隙占據(jù)部件的裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖，這是齒隙占據(jù)部件的第一變型；

·圖6是顯示在第一環(huán)的兩個(gè)段之間配裝有齒隙占據(jù)部件的裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖，這是齒隙占據(jù)部件的第二變型；以及

·圖7是顯示在中心齒輪的兩個(gè)段之間配裝有齒隙占據(jù)部件的裝置的運(yùn)動(dòng)學(xué)簡(jiǎn)圖，在齒隙占據(jù)部件的第一變型中，中學(xué)齒輪的兩個(gè)段已被分成兩個(gè)分開(kāi)的段。

具體實(shí)施方式

舉例來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的裝置可以與齒輪電機(jī)相關(guān)聯(lián)，從而形成致動(dòng)器。舉例來(lái)說(shuō)，這種致動(dòng)器可以用于移動(dòng)飛機(jī)的飛行控制表面。

參考圖1至4，本發(fā)明的齒輪裝置包括框架1，其上安裝有：

·軸2，該軸設(shè)有中心齒輪3；

·三個(gè)環(huán)4.1，4.2和5，具有繞著軸2同軸設(shè)置的內(nèi)齒；以及

·第一行星齒輪6.1和第二行星齒輪6.2，安裝在環(huán)和中心齒輪3之間，從而平行于軸2延伸并繞著軸2旋轉(zhuǎn)。

環(huán)4.1和4.2具有將它們相對(duì)彼此緊固并且將它們緊固到飛機(jī)的固定結(jié)構(gòu)部分的裝置，例如通過(guò)螺栓。環(huán)4.1和4.2形成第一環(huán)的兩個(gè)環(huán)形段。環(huán)4.1和4.2位于下方被稱(chēng)為外環(huán)。

形成框架的端件1.1和1.2安裝在環(huán)4.1和4.2上以封閉它們。端件1.1和1.2有助于將裝置限制成一體。

軸2安裝在端件1.1和1.2上以繞著組件的中心軸線樞轉(zhuǎn)，并與中心齒輪3相對(duì)，其具有一端，布置為與電機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)連接，例如通過(guò)鍵連接、聯(lián)接接頭、開(kāi)口銷(xiāo)等。

環(huán)5布置在環(huán)4.1和4.2之間。環(huán)5(或者中心環(huán))安裝在兩個(gè)連接到環(huán)4.1和4.2的軸承上，從而繞著組件的中心軸線樞轉(zhuǎn)；在該示例中，環(huán)5通過(guò)滾珠軸承連接到兩個(gè)環(huán)4.1和4.2。環(huán)5具有面對(duì)環(huán)4.1的第一環(huán)形段5.1，和面對(duì)環(huán)4.2的第二環(huán)形段5.2。環(huán)形段5.1和5.2具有相同的齒，且它們利用半齒的角度偏移相互連接。在該示例中，環(huán)5的每個(gè)環(huán)形段5.1和5.2具有例如通過(guò)螺栓連接到飛行控制表面的各個(gè)曲柄臂，兩個(gè)環(huán)形段5.1和5.2之一的曲柄臂具有用于螺栓穿過(guò)的孔，該孔具有大于螺栓橫截面的截面，從而允許角度偏移。

在本示例中，第一行星齒輪6.1的數(shù)量是三個(gè)，它們中的每個(gè)都具有嚙合中心齒輪3、環(huán)4.1和中心環(huán)5的環(huán)形段5.1的第一帶齒段8.1，以及嚙合環(huán)4.2的第二帶齒段9.1。每個(gè)行星齒輪6.1的第一帶齒段8.1和第二帶齒段9.1間隔開(kāi)一定距離，該距離大于環(huán)形段5.2的寬度，第一帶齒段8.1未與第二環(huán)形段5.2嚙合。

第二行星齒輪6.2的數(shù)量是三個(gè)，它們中的每個(gè)都設(shè)有至少?lài)Ш现行凝X輪3、環(huán)4.2以及中心環(huán)5的第二環(huán)形段5.2的第一帶齒段8.2，以及嚙合環(huán)4.1的第二帶齒段9.2。每個(gè)行星齒輪6.2的第一帶齒段8.2和第二帶齒段9.2間隔一定距離，該距離大于環(huán)形段5.1的寬度，第一帶齒段8.2未與環(huán)形段5.1嚙合?？偠灾诙行驱X輪與第一行星齒輪相同。

行星齒輪優(yōu)選地通過(guò)未示出的傳統(tǒng)滾圈來(lái)徑向支撐。

環(huán)形段5.1的齒數(shù)與環(huán)形段5.2的齒數(shù)相同。中心齒輪3的齒數(shù)加上環(huán)5的環(huán)形段5.1，5.2中的一個(gè)或另一個(gè)的齒數(shù)之和等于第一行星齒輪6.1數(shù)量的倍數(shù)(第一行星齒輪6.1的數(shù)量與第二行星齒輪6.2的數(shù)量相同)。

環(huán)4.1的齒數(shù)與環(huán)4.2的齒數(shù)相同。每個(gè)環(huán)4.1，4.2的齒數(shù)與段5.1和5.2的齒數(shù)不同，且中心齒輪3的齒數(shù)加上環(huán)4.1或4.2中的一個(gè)或另一個(gè)的齒數(shù)之和等于行星齒輪6.1、6.2總數(shù)的倍數(shù)(即，在該示例中為六倍)。

由于段8.1的作用，行星齒輪6.1的存在限制了環(huán)4.1的齒，以及環(huán)5的第一環(huán)形段5.1的齒相互對(duì)齊。由于段8.2的作用，行星齒輪6.2的存在限制了環(huán)4.2的齒以及環(huán)5的第二環(huán)形段5.2的齒相互對(duì)齊。

舉例來(lái)說(shuō)，齒數(shù)如下：

·中心齒輪3的齒數(shù)為24；

·環(huán)4.1，4.2的齒數(shù)是54；

·環(huán)5的齒數(shù)為57；以及

·帶齒段8.1、8.2、9.1、9.2的齒數(shù)為16。

總而言之，各種數(shù)字特征通過(guò)以下關(guān)系相互關(guān)聯(lián)：

·第一行星齒輪6.1的數(shù)量(或者第二行星齒輪6.2的數(shù)量)是環(huán)5的齒數(shù)加上中心齒輪3的齒數(shù)之和的公約數(shù)，也是環(huán)4.1，4.2的齒數(shù)加上中心齒輪3的齒數(shù)之和的公約數(shù)；以及

·環(huán)5的齒數(shù)不等于環(huán)4.1，4.2的齒數(shù)。

優(yōu)選地：

·行星齒輪6.1，6.2的最大數(shù)量等于中心齒輪3的齒數(shù)以及環(huán)4.1，4.2的齒數(shù)的最大公約數(shù)；以及

·第一行星齒輪6.1(或第二行星齒輪6.2)的最大數(shù)量等于環(huán)5的齒數(shù)以及環(huán)4.1，4.2的齒數(shù)的最大公約數(shù)。

參考圖4，如第一實(shí)施例那樣，第二實(shí)施例的裝置包括：

·兩個(gè)端件1.1，1.2；

·具有中心齒輪3的軸2；

·三個(gè)環(huán)4.1，4.2和5，它們繞著軸2同軸布置；以及

·第一行星齒輪6.1和第二行星齒輪6.2安裝在環(huán)和中心齒輪3之間，以平行于軸2延伸并繞著軸2旋轉(zhuǎn)。

盡管如此，在第二實(shí)施例中，中心環(huán)5相對(duì)于飛機(jī)的固定結(jié)構(gòu)部分是靜止的，且外環(huán)4.1和4.2連接到飛行控制表面并相對(duì)于飛機(jī)的固定結(jié)構(gòu)部分是可移動(dòng)的。

自然，本發(fā)明不限于所述實(shí)施例，但覆蓋了權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)的任意變型。

特別地，可以修改該裝置的一般性結(jié)構(gòu)。

行星齒輪的數(shù)量可以不同于所述：比如其可以是九個(gè)。在這種情況下，中心環(huán)具有三個(gè)環(huán)形段，它們相對(duì)于彼此偏移齒的三分之一。中心齒輪的齒數(shù)加上外環(huán)的齒數(shù)之和等于九的倍數(shù)，而中心齒輪的齒數(shù)加上中心環(huán)的每個(gè)環(huán)形段的齒數(shù)之和等于三的倍數(shù)。

能夠在軸上設(shè)置空轉(zhuǎn)齒輪，從而支撐行星齒輪同時(shí)將它們沿徑向保持就位。

只要遵守上面給出的公式就可以修改齒數(shù)。

裝置僅需要具有一個(gè)外環(huán)4。

裝置的變型在第二環(huán)的兩個(gè)段之間、或第一環(huán)的兩個(gè)段之間、或中心齒輪的兩個(gè)段之間具有齒隙占據(jù)系統(tǒng)，這些段中的一個(gè)嚙合第一行星齒輪而另一個(gè)嚙合第二行星齒輪。

參考圖5，系統(tǒng)包括具有彈性環(huán)形元件10形式的齒隙占據(jù)部件，其可旋轉(zhuǎn)地將段5.1，5.2連接到出口。借助它的彈性，彈性環(huán)形元件10在段5.1和5.2之間經(jīng)由出口5施加扭矩，從而占據(jù)裝置的與齒輪連接的其它部件之間存在的任意齒隙。

參考圖6，系統(tǒng)包括具有彈性部件10形式的齒隙占據(jù)部件，其可旋轉(zhuǎn)地將段4.1，4.2相互連接。借助它的彈性，彈性環(huán)形元件10在段4.1和4.2之間經(jīng)由固定框架施加扭矩，從而占據(jù)裝置的與齒輪連接的其它部件之間存在的任意齒隙。

參考圖7，中心齒輪3包括與第一行星齒輪8.1嚙合的第一段3.1以及與第二行星齒輪8.2嚙合的第二段3.2。系統(tǒng)包括具有彈性元件10形式的齒隙占據(jù)部件，其可旋轉(zhuǎn)地將中心齒輪3的段3.1，3.2相互連接。借助它的彈性，彈性元件10在段3.1和3.2之間經(jīng)由軸2施加扭矩，從而占據(jù)了裝置的與齒輪連接的其它部件之間存在的任意齒隙。