本發(fā)明涉及復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置，其包括第一太陽(yáng)輪，其中所述第一太陽(yáng)輪嚙合行星輪，所述行星輪設(shè)置有具有第一半徑的第一部分和具有第二半徑的第二部分，其中所述第二半徑不同于所述第一半徑，并且在所述第一部分和所述第二部分之間設(shè)置有過(guò)渡區(qū)域，并且其中提供由所述行星輪驅(qū)動(dòng)的至少一個(gè)環(huán)形輪，其中所述太陽(yáng)輪與所述行星輪的所述第一部分摩擦配合，所述行星輪的所述第一部分與第一環(huán)形輪摩擦配合，并且第二環(huán)形輪與所述行星輪的第二部分摩擦配合。

背景技術(shù)：

jps5865361公開了一種行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置，其具有行星輥，所述行星輥具有不同半徑并且彼此同軸地連接。

根據(jù)前序部分的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置從us3,216,285已知。復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置很好地與具有離散齒輪齒的常規(guī)復(fù)合行星驅(qū)動(dòng)裝置區(qū)分開。本發(fā)明明確地限于不具有這種離散齒輪齒的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置。

在現(xiàn)有復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)或?qū)嵤┲写嬖诶щy。一般來(lái)說(shuō)，摩擦驅(qū)動(dòng)裝置需要非常高的精度以有效地運(yùn)行，特別是當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置由非常剛性的材料(例如鋼)制成時(shí)。由于鋼具有高應(yīng)力/應(yīng)變關(guān)系，超出公差僅1/1000毫米可導(dǎo)致壓縮力將達(dá)到數(shù)百或數(shù)千牛頓的力，其超過(guò)材料的失效極限。

摩擦驅(qū)動(dòng)裝置還具有最小實(shí)際尺寸，其一方面受到需要承載的扭矩的總量以及所使用的材料的限制。這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)圓柱體接觸放置時(shí)，它們彼此接觸的線變形。接觸的兩個(gè)圓柱體所經(jīng)受的最大應(yīng)力與最小圓柱體的直徑成反比，在所有其他條件相同的情況下，這使得摩擦驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)者應(yīng)用更大直徑的圓柱體。

合起來(lái)，這兩個(gè)問(wèn)題意味著緊湊的高出力摩擦驅(qū)動(dòng)裝置是不可制造的。不可能保證圓柱形太陽(yáng)輪和行星輪之間的高(但不是太高)接觸力。由于這太具有挑戰(zhàn)性以至于不能保證小摩擦驅(qū)動(dòng)裝置的接觸力將保持在一定水平以下，使得復(fù)合驅(qū)動(dòng)裝置甚至不太有吸引力或是一個(gè)更大的挑戰(zhàn)，因?yàn)橛行У母弑嚷黍?qū)動(dòng)需要驅(qū)動(dòng)裝置輸出級(jí)中的接觸力水平的非常精確的控制。結(jié)果，現(xiàn)在摩擦行星驅(qū)動(dòng)裝置通常以高速、低力減少使用，例如在多級(jí)行星驅(qū)動(dòng)裝置的第一級(jí)中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置，其能夠同時(shí)提供高齒輪比和傳遞高扭矩的能力。

本發(fā)明的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置因此由所附權(quán)利要求的一個(gè)或多個(gè)特征體現(xiàn)。

首先，根據(jù)本發(fā)明，行星輪沿著它們跨越第一部分、過(guò)渡區(qū)域和第二部分的整個(gè)長(zhǎng)度是中空的并且可不間斷地壓縮。在這方面，詞語(yǔ)“長(zhǎng)度”是指行星輪在其縱向方向上的尺寸，或換句話說(shuō)是沿著它們的體軸或與其體軸平行的尺寸。通過(guò)設(shè)置復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置的行星輪沿其整個(gè)長(zhǎng)度是中空的，行星輪可以沿著它們的整個(gè)主體像箍彈簧般壓縮。這解決了公差問(wèn)題，其通常對(duì)于制造穩(wěn)健且有效的摩擦行星驅(qū)動(dòng)裝置而言是個(gè)問(wèn)題。制造具有實(shí)心行星輪的幾乎不起作用的小摩擦驅(qū)動(dòng)裝置所需的公差在0.001mm范圍內(nèi)或甚至更好。對(duì)于本發(fā)明的以中空可壓縮行星輪體現(xiàn)的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置，其滿足行星輪以0.01mm的公差可壓縮，這是容易十倍的系數(shù)。如果設(shè)計(jì)者希望追求，甚至更高的公差也是可能的，提供10:1寬松公差的例子僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的實(shí)際改進(jìn)。

在本發(fā)明的另一方面，行星輪的第二部分與空轉(zhuǎn)的第二太陽(yáng)輪協(xié)作。這解決了與在典型的行星驅(qū)動(dòng)裝置中應(yīng)用中空行星輪相關(guān)的問(wèn)題，即沒(méi)有地方附接輸出，沒(méi)有轂、沒(méi)有軸附接以承載行星輪的負(fù)載。利用本發(fā)明的復(fù)合驅(qū)動(dòng)裝置，行星輪的第二部分的中空壁由空轉(zhuǎn)的第二太陽(yáng)輪的中空壁和第二環(huán)形輪限定，這意味著不需要將任何東西附接到每個(gè)行星輪的中心以保持這些輪子到位。輸出從典型的行星架到第二環(huán)形輪的這種轉(zhuǎn)換也傳達(dá)了通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力流完全通過(guò)彼此滾動(dòng)摩擦接觸的圓柱形部件的優(yōu)點(diǎn)。因此，增強(qiáng)了驅(qū)動(dòng)裝置的效率。

在根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置的另一個(gè)有利的第二實(shí)施方式中，第一空轉(zhuǎn)輪被施加在行星輪的第一部分和第一環(huán)形輪之間，并且第二空轉(zhuǎn)輪被施加在行星輪的第二部分和第二環(huán)形輪之間。空轉(zhuǎn)輪與第一太陽(yáng)輪和第二太陽(yáng)輪一起形成中空行星輪的三角形懸架。這種布置防止中空行星輪相對(duì)于其它輪前進(jìn)或后退。為了支持它們的運(yùn)行，優(yōu)選地，第一空轉(zhuǎn)輪和第二空轉(zhuǎn)輪軸向?qū)?zhǔn)。為此，有利地，第一空轉(zhuǎn)輪和第二空轉(zhuǎn)輪安裝在承載結(jié)構(gòu)上，該承載結(jié)構(gòu)允許第一空轉(zhuǎn)輪和第二空轉(zhuǎn)輪自由旋轉(zhuǎn)，但保持軸向?qū)?zhǔn)。

附圖說(shuō)明

下面將參考根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置的示例性實(shí)施方式的附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明，其不限于所附權(quán)利要求。

在附圖中：

圖1以橫截面?zhèn)纫晥D示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實(shí)施方式；

圖2示出了根據(jù)圖1的裝置的俯視圖；

圖3示出了根據(jù)圖1的裝置在運(yùn)行時(shí)部件的運(yùn)動(dòng)；

圖4以橫截面?zhèn)纫晥D示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實(shí)施方式；

圖5示出了根據(jù)圖4的裝置的俯視圖；和

圖6示出了根據(jù)圖4的裝置在運(yùn)行時(shí)部件的運(yùn)動(dòng)。

每當(dāng)在圖中應(yīng)用相同的附圖標(biāo)記時(shí)，這些附圖標(biāo)記表示相同的部分。

具體實(shí)施方式

參考圖1和圖2，示出了根據(jù)第一基本實(shí)施方式的示例性復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置，其設(shè)置有底座或輸入第一環(huán)形輪1。該第一環(huán)形輪1可以例如是根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置的“下”部的外殼。該底座或第一環(huán)形輪1可以剛性地附接到固定的環(huán)境，或附接到發(fā)動(dòng)機(jī)殼體或動(dòng)力源結(jié)構(gòu)。此外，復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置具有驅(qū)動(dòng)器或輸入太陽(yáng)輪2，例如來(lái)自某種類型的馬達(dá)。本發(fā)明的行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置的中空復(fù)合行星輪用附圖標(biāo)記3表示。每個(gè)行星輪3例如是中空管，在管的“下”部和“上”部之間具有微小的尺寸差異。在管的“下部”和“上部”之間具有過(guò)渡區(qū)域；在下文中將討論的圖4中，該過(guò)渡區(qū)域用附圖標(biāo)記a表示。根據(jù)本發(fā)明，行星輪3沿著其跨越管的“下”部和“上”部以及在所述部分之間并連接所述部分的過(guò)渡區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度是中空的并且可不間斷地壓縮。在行星輪3的上部之間設(shè)置有空轉(zhuǎn)的第二太陽(yáng)輪4。該空轉(zhuǎn)的第二太陽(yáng)輪4主要用于保持作用在行星輪3上的力平衡。附圖標(biāo)記5表示第二環(huán)形輪。這是驅(qū)動(dòng)裝置“上”部的外殼，并且是典型的輸出。

圖4和圖5示出了本發(fā)明的裝置的第二有利實(shí)施方式，其具有與參考圖1和圖2所描述的第一實(shí)施方式類似的功能。除了第一實(shí)施方式之外，圖4和圖5中所示的第二實(shí)施方式展示了三個(gè)其他部件；特別是施加在中空行星輪3的第一部分和第一環(huán)形輪1之間的第一空轉(zhuǎn)輪6；施加在中空行星輪3的第二部分和第二環(huán)形輪5之間的第二空轉(zhuǎn)輪7；以及用于這些空轉(zhuǎn)輪6、7的承載結(jié)構(gòu)8。

空轉(zhuǎn)輪6、7通過(guò)所述承載結(jié)構(gòu)8軸向?qū)?zhǔn)，所述承載結(jié)構(gòu)8允許空轉(zhuǎn)輪6、7自由旋轉(zhuǎn)，但保持軸向?qū)?zhǔn)。空轉(zhuǎn)輪6、7與第一太陽(yáng)輪和第二太陽(yáng)輪1、4一起形成中空行星輪3的三角形懸架。這種布置防止中空行星輪3相對(duì)于驅(qū)動(dòng)裝置的其它輪前進(jìn)或后退。

在用于本發(fā)明的傳動(dòng)裝置的最常見(jiàn)的實(shí)施方式中，輸入或第一(底座)環(huán)形輪1被固定到地面，或另一(較大)設(shè)備的底座。旋轉(zhuǎn)動(dòng)力由輸入(驅(qū)動(dòng)裝置)或第一太陽(yáng)輪2提供。中空復(fù)合行星輪3對(duì)稱地圍繞輸入或第一太陽(yáng)輪2設(shè)置，并且在輸入太陽(yáng)輪2和底座或第一環(huán)形輪1之間的裝置的下部被壓縮。

與第一實(shí)施方式有關(guān)的圖3示出當(dāng)?shù)谝惶?yáng)輪2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，復(fù)合行星輪3沿著第一環(huán)形輪1的內(nèi)壁滾動(dòng)。這與標(biāo)準(zhǔn)行星傳動(dòng)中的一樣。當(dāng)行星輪3沿第一環(huán)形輪1的內(nèi)壁“滾動(dòng)”時(shí)，它們也圍繞其各自的軸線旋轉(zhuǎn)。由于在行星輪3的半徑上存在小臺(tái)階(圖1清楚地示出行星輪的上半部分具有比下半部分略大的直徑)，所述復(fù)合行星輪3的“輸出”或上部的切向速度稍微高于所述行星輪3的“輸入”或下部的切向速度。這種關(guān)系也可以反過(guò)來(lái)，以通過(guò)使得行星輪的上半部分的直徑略小于下半部分的直徑來(lái)使得輸入的切向速度大于輸出的切向速度。

復(fù)合行星輪3的輸出或上部繼而與輸出或第二環(huán)形輪5的內(nèi)壁接觸，并且第二空轉(zhuǎn)太陽(yáng)輪4始終位于整個(gè)裝置的上部的中心?？辙D(zhuǎn)的第二太陽(yáng)輪4具有非常重要的作用，其提供均衡的壓縮力以保持位于驅(qū)動(dòng)裝置的上部的復(fù)合行星輪3被適當(dāng)?shù)亍皵D壓”，并且使得扭矩力不會(huì)在傳動(dòng)方向上導(dǎo)致不期望的不平衡。

在圖6中，附加的第一空轉(zhuǎn)輪6被施加在中空行星輪3的第一部分和第一環(huán)形輪1之間，并且第二空轉(zhuǎn)輪7被施加在中空行星輪3的第二部分和第二環(huán)形輪5之間，使得第一太陽(yáng)輪2具有與第一實(shí)施方式中相同的方向，第二或輸出環(huán)形輪5的旋轉(zhuǎn)方向被反轉(zhuǎn)。然而，最重要的是，空轉(zhuǎn)輪6、7與第一和第二太陽(yáng)輪1、4一起形成中空行星輪3的三角形懸架。

復(fù)合行星輪3中的臺(tái)階變化的標(biāo)志控制第二環(huán)形輪5的旋轉(zhuǎn)方向；如果臺(tái)階尺寸為“正”，即，如果復(fù)合行星輪3的輸出或上側(cè)的半徑大于下側(cè)或輸入側(cè)的半徑，則傳動(dòng)裝置將是反轉(zhuǎn)型。在第一太陽(yáng)輪2朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，輸出或第二環(huán)形輪5會(huì)轉(zhuǎn)向另一個(gè)方向。相反，如果臺(tái)階尺寸為負(fù)(即，當(dāng)輸出或上側(cè)的半徑小于行星輪3的輸入或下側(cè)的半徑時(shí))，輸出或第二環(huán)形輪5將沿針對(duì)前一種情況的反轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，設(shè)備的總體尺寸和設(shè)計(jì)它的基本數(shù)學(xué)與功率的流動(dòng)無(wú)關(guān)。

驅(qū)動(dòng)裝置的齒輪比由復(fù)合行星輪3中的臺(tái)階尺寸確定。確定齒輪比的方程式的主要部分是：公稱行星直徑/臺(tái)階尺寸。這意味著通過(guò)使臺(tái)階尺寸非常小而獲得關(guān)于齒輪比的最大效果。提供這種關(guān)系的簡(jiǎn)化以示出這種驅(qū)動(dòng)裝置的主要優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明，復(fù)合行星輪3沿著它們的跨越上部、下部和連接這些部分的過(guò)渡區(qū)域的整個(gè)縱向長(zhǎng)度是中空的和可壓縮的。通過(guò)使行星輪3沿著它們的整個(gè)縱向長(zhǎng)度是中空的和可壓縮的，可以在組裝傳動(dòng)裝置時(shí)略微使輪子變形。因此，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)改變行星輪3的整體直徑和壁的厚度來(lái)控制行星輪3的壁接觸對(duì)第一太陽(yáng)輪2、空轉(zhuǎn)的第二太陽(yáng)輪4和輸出或第二環(huán)形輪5的相鄰壁施加多大的力。

行星輪3的持續(xù)過(guò)度變形可能對(duì)傳動(dòng)裝置的壽命具有負(fù)面影響，然而，傳動(dòng)裝置可以被設(shè)計(jì)成使得行星輪3在超過(guò)其理論無(wú)限負(fù)載情況下不會(huì)變形或加載。只要使用不變形的材料(例如鋼，在其屈服閾值之下使用)，行星輪3的輕微變形在能量效率方面應(yīng)該具有非常小的消耗或者沒(méi)有消耗。

本發(fā)明的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置是特別有效的。行星摩擦傳動(dòng)裝置通常具有超過(guò)99.99％的理論效率，但由于前面提到的因素其很少實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置具有類似的理論效率，但是對(duì)于寬范圍的負(fù)載和齒輪比來(lái)說(shuō)該效率實(shí)際上可以實(shí)現(xiàn)。

傳動(dòng)裝置的總體尺寸的組合限制了可以考慮的齒輪比，其中較大直徑的驅(qū)動(dòng)裝置可以具有較大的齒輪比，在正向的情況下通過(guò)可實(shí)現(xiàn)的制造精度，因?yàn)檩^高的精度將允許較高的齒輪比，并且在負(fù)向的情況下通過(guò)輸出比的最大允許變化，因?yàn)檩^小的允許的比率變化將導(dǎo)致較小的總比率。因此，實(shí)際上，通過(guò)充分的設(shè)計(jì)考慮，在單級(jí)中可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際上任何比率。

本發(fā)明的另一有利特征在于，使用一組最佳實(shí)踐，復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置可以直接設(shè)計(jì)。它不需要特殊的加工硬件或?qū)I(yè)知識(shí)，可以在任何能力的加工車間做到非常好的質(zhì)量?；驹O(shè)計(jì)是直接可擴(kuò)展的，所有其他條件相等情況下，承載能力可以通過(guò)增加驅(qū)動(dòng)裝置的直徑或通過(guò)增加其長(zhǎng)度來(lái)增加。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參考本發(fā)明的復(fù)合行星摩擦驅(qū)動(dòng)裝置的示例性實(shí)施方式進(jìn)行了討論，但是本發(fā)明不限于該特定實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的要旨的情況下，其可以以許多方式進(jìn)行改變。因此，所討論的示例性實(shí)施方式不應(yīng)被用于嚴(yán)格地根據(jù)其來(lái)解釋所附權(quán)利要求。相反，實(shí)施方式僅旨在解釋所附權(quán)利要求的措辭，而不意圖將權(quán)利要求限制到該示例性實(shí)施方式。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅根據(jù)所附權(quán)利要求來(lái)確定，其中權(quán)利要求的措辭中的可能的不確定性將使用該示例性實(shí)施方式來(lái)解決。