具有兩互鎖輪系的裝置的制作方法

本發明涉及一種具有嵌套輪系的裝置。

背景技術：

行星齒輪系已知包括：具有外齒的內中心齒輪，以及具有內齒的外環形齒輪，以及具有外齒的、在行星齒輪支座上安裝在中心齒輪和環形齒輪(或環)之間的行星齒輪，行星齒輪支座安裝為相對于中心齒輪和環樞轉。操作時，中心齒輪和環形齒輪之一相對于它們中的另一個保持靜止，而行星齒輪支座構成輪系的入口和出口，反之亦然。因此，每個行星齒輪上的每個點描述了行星路徑，這就是這種類型的輪系名稱的由來。入口和出口之間的傳動比取決于環和中心齒輪以及行星齒輪上的齒數，且其值可以達到約為10。這種類型的輪系是有利的，因為其橫向尺寸(受限于環的尺寸)以及其良好的效率。最大傳動扭矩取決于實際與環和中心齒輪嚙合的行星齒輪的數量。

為了增加行星齒輪的數量，以及由此產生的最大傳動扭矩，已經提出省略行星齒輪支座。

輪系因此已知被稱為“嵌套的”，包括：具有中心齒輪的主軸、靜環、動環、以及行星齒輪，每個行星齒輪提供有分別與中心齒輪和兩個環之一嚙合的入口第一段，以及與另一個環嚙合的第二段。主軸和動環構成輪系的入口和出口，反之亦然。傳動比由中心齒輪、行星齒輪兩段中的每一段以及兩個環中的每一個的齒數確定。嵌套輪系擁有的最大傳動扭矩大于傳統行星輪系的扭矩，但是效率較低。

此外，當兩個行星段上的齒數不同的時候，通過切割來機加工帶齒段需要利用機加工進行，并反復進行數次。不幸地是，組裝限制需要每個帶齒段具有至少一個精確相互對齊的齒，這是在切割后難以實現的。此外，通過切割來機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。盡管如此，這種槽一般太小而不能讓研磨輪松開，因此防礙了任何后續的研磨階段，由此限制了機加工的精確度。質量水平因此可以通過對最大傳動扭矩設限而獲得，因為輪系中每個齒輪上所承受的載荷分布是不平衡的。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種嵌套輪系，其在最大傳動扭矩方面呈現了更好的性能。

為此，本發明提供一種齒輪裝置，至少包括：

·具有中心齒輪的軸；

·具有內齒的至少兩個同心環，也即至少一個第一環和至少具有第一環形段和第二環形段的第二環；

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

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

第一環的齒數與中心齒輪的齒數相加之和是第一行星齒輪的齒數與第二環的段數相乘結果的倍數，而第二環的齒數與中心齒輪的齒數相加之和是第一行星齒輪數量的倍數。

第一環形段和第二環形段具有相同的齒并且在它們之間呈現角度偏移，該角度偏移對應于齒數，該齒數是第二環的段數的倒數。

因此，該裝置可以被認為是多個嵌套輪系(當第二環中具有兩段時是兩個嵌套輪系)，它們自己相互嵌套。每個行星齒輪嚙合在第一環上和第二環的環形段之一上。每個行星齒輪段可以被認為是單個帶齒段。行星齒輪和具有不同齒數的環之間的中心到中心距離由齒上的適當縮進(setback)確保。每個行星齒輪的單個帶齒段因此可以通過研磨獲得。通過這種機加工方法所獲得的質量水平比通過切割獲得的要高很多，這樣裝置可以承受較大載荷。

在特殊的實施例中，第一環具有設置在第二環一側上的第一環形段和第二環形段，每個行星齒輪提供有與第一帶齒段隔開一定間距的第二帶齒段，該間距比第二環的環形段的寬度要大，第一帶齒段未與第二環嚙合，這樣每個第一行星齒輪的第一帶齒段與第一環的第一環形段以及第二環的第一環形段嚙合，每個第一行星齒輪的第二帶齒段與第一環的第二環形段嚙合，每個第二行星齒輪的第一帶齒段與第一環的第二環形段以及第二環的第二環形段嚙合，以及每個第二行星齒輪的第二帶齒段與第一環的第一環形段嚙合。

因此，輪系通過以下形成為對稱的：第一環和兩個環形段的設置，這些環形段相對于第二環的兩段之間的接合平面是對稱放置的，并且以這樣的方式在每個行星齒輪上增加段，即：第一行星齒輪和第二行星齒輪交替設置并相對設置，與第一環的兩個環形段嚙合。傳遞載荷的齒數因此增加并且行星齒輪的傾斜被消除。

最后，在第二環的兩個段之間或者第一環的兩個段之間或者中心齒輪的兩個段之間，在第一和第二行星齒輪上嚙合的一個段以及在第二行星齒輪上嚙合的另一個段，整合了彈性齒隙(backlash)占據裝置，使其能夠獲得無齒隙的嵌套輪系。能夠傳遞與一個輪系的能力對應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)。

附圖說明

本發明其它特征和優勢在閱讀本發明的特定的非限定性實施例的以下說明時呈現。

參考附圖，其中：

·圖1是顯示了本發明第一實施例的裝置的運動學簡圖；

·圖2是該裝置的切開的透視圖；

·圖3是裝置在圖2的平面III上的剖視圖；

·圖4是顯示了本發明第二實施例的裝置的運動學簡圖；

·圖5是顯示在第二環的兩個段之間具有齒隙占據部件的裝置的運動學簡圖，這是齒隙占據部件的第一變型；

·圖6是顯示在第一環的兩個段之間配裝有齒隙占據部件的裝置的運動學簡圖，這是齒隙占據部件的第二變型；以及

·圖7是顯示在中心齒輪的兩個段之間配裝有齒隙占據部件的裝置的運動學簡圖，在齒隙占據部件的第一變型中，中學齒輪的兩個段已被分成兩個分開的段。

具體實施方式

舉例來說，本發明的裝置可以與齒輪電機相關聯，從而形成致動器。舉例來說，這種致動器可以用于移動飛機的飛行控制表面。

參考圖1至4，本發明的齒輪裝置包括框架1，其上安裝有：

·軸2，該軸設有中心齒輪3；

·三個環4.1，4.2和5，具有繞著軸2同軸設置的內齒；以及

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

環4.1和4.2具有將它們相對彼此緊固并且將它們緊固到飛機的固定結構部分的裝置，例如通過螺栓。環4.1和4.2形成第一環的兩個環形段。環4.1和4.2位于下方被稱為外環。

形成框架的端件1.1和1.2安裝在環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，并與中心齒輪3相對，其具有一端，布置為與電機的輸出軸旋轉連接，例如通過鍵連接、聯接接頭、開口銷等。

環5布置在環4.1和4.2之間。環5(或者中心環)安裝在兩個連接到環4.1和4.2的軸承上，從而繞著組件的中心軸線樞轉；在該示例中，環5通過滾珠軸承連接到兩個環4.1和4.2。環5具有面對環4.1的第一環形段5.1，和面對環4.2的第二環形段5.2。環形段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5的每個環形段5.1和5.2具有例如通過螺栓連接到飛行控制表面的各個曲柄臂，兩個環形段5.1和5.2之一的曲柄臂具有用于螺栓穿過的孔，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的數量是三個，它們中的每個都具有嚙合中心齒輪3、環4.1和中心環5的環形段5.1的第一帶齒段8.1，以及嚙合環4.2的第二帶齒段9.1。每個行星齒輪6.1的第一帶齒段8.1和第二帶齒段9.1間隔開一定距離，該距離大于環形段5.2的寬度，第一帶齒段8.1未與第二環形段5.2嚙合。

第二行星齒輪6.2的數量是三個，它們中的每個都設有至少嚙合中心齒輪3、環4.2以及中心環5的第二環形段5.2的第一帶齒段8.2，以及嚙合環4.1的第二帶齒段9.2。每個行星齒輪6.2的第一帶齒段8.2和第二帶齒段9.2間隔一定距離，該距離大于環形段5.1的寬度，第一帶齒段8.2未與環形段5.1嚙合。總而言之，第二行星齒輪與第一行星齒輪相同。

行星齒輪優選地通過未示出的傳統滾圈來徑向支撐。

環形段5.1的齒數與環形段5.2的齒數相同。中心齒輪3的齒數加上環5的環形段5.1，5.2中的一個或另一個的齒數之和等于第一行星齒輪6.1數量的倍數(第一行星齒輪6.1的數量與第二行星齒輪6.2的數量相同)。

環4.1的齒數與環4.2的齒數相同。每個環4.1，4.2的齒數與段5.1和5.2的齒數不同，且中心齒輪3的齒數加上環4.1或4.2中的一個或另一個的齒數之和等于行星齒輪6.1、6.2總數的倍數(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4.1的齒，以及環5的第一環形段5.1的齒相互對齊。由于段8.2的作用，行星齒輪6.2的存在限制了環4.2的齒以及環5的第二環形段5.2的齒相互對齊。

舉例來說，齒數如下：

·中心齒輪3的齒數為24；

·環4.1，4.2的齒數是54；

·環5的齒數為57；以及

·帶齒段8.1、8.2、9.1、9.2的齒數為16。

總而言之，各種數字特征通過以下關系相互關聯：

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

·環5的齒數不等于環4.1，4.2的齒數。

優選地：

·行星齒輪6.1，6.2的最大數量等于中心齒輪3的齒數以及環4.1，4.2的齒數的最大公約數；以及

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

參考圖4，如第一實施例那樣，第二實施例的裝置包括：

·兩個端件1.1，1.2；

·具有中心齒輪3的軸2；

·三個環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安裝在環和中心齒輪3之間，以平行于軸2延伸并繞著軸2旋轉。

盡管如此，在第二實施例中，中心環5相對于飛機的固定結構部分是靜止的，且外環4.1和4.2連接到飛行控制表面并相對于飛機的固定結構部分是可移動的。

自然，本發明不限于所述實施例，但覆蓋了權利要求所限定的本發明范圍內的任意變型。

特別地，可以修改該裝置的一般性結構。

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

能夠在軸上設置空轉齒輪，從而支撐行星齒輪同時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。

裝置僅需要具有一個外環4。

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

參考圖5，系統包括具有彈性環形元件10形式的齒隙占據部件，其可旋轉地將段5.1，5.2連接到出口。借助它的彈性，彈性環形元件10在段5.1和5.2之間經由出口5施加扭矩，從而占據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，系統包括具有彈性部件10形式的齒隙占據部件，其可旋轉地將段4.1，4.2相互連接。借助它的彈性，彈性環形元件10在段4.1和4.2之間經由固定框架施加扭矩，從而占據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。系統包括具有彈性元件10形式的齒隙占據部件，其可旋轉地將中心齒輪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之間經由軸2施加扭矩，從而占據了裝置的與齒輪連接的其它部件之間存在的任意齒隙。