CN108953504A - 齿轮传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不使装置大型化就能够设定较大的输入输出比并且能够提高输入输出比的选择或设定的自由度的齿轮传动装置。具备：第一太阳齿轮(S1)，其固定于固定部(9)；第二太阳齿轮(S2)，其与第一轴(2、12)连结；第一行星齿轮(P1)，其与第一太阳齿轮(S1)啮合；第二行星齿轮(P2)，其与第一行星齿轮啮合；第三行星齿轮(P3)，其与第二行星齿轮呈一体地旋转；第四行星齿轮(P4)，其与第三行星齿轮(P3)啮合；第五行星齿轮(P5)，其与第四行星齿轮呈一体地旋转，而且与第二太阳齿轮(S2)啮合；以及行星架(4)，其将各行星齿轮保持为能够自转，其旋转且与第二轴(12、2)连结。

Description

齿轮传动装置
技术领域
本发明涉及使用行星齿轮机构传递动力的齿轮传动装置。
背景技术
这种装置的一个例子记载于专利文献1。该装置具备两个步进行星齿轮和行星架，该行星架将步进行星齿轮支承为能够自转以及公转。在该行星架连结有马达。各步进行星齿轮等间隔地配置于行星架的同一圆周上，具有齿的大小、齿数不同的固定侧行星齿轮和直径小于该固定侧行星齿轮的输出侧行星齿轮。另外，在与行星架的旋转中心轴线同轴上配置有：固定齿轮，其固定于规定的固定部；和输出齿轮，其与输出轴连结。固定齿轮是直径大于固定侧行星齿轮的齿轮，固定侧行星齿轮与该固定齿轮啮合。输出齿轮是直径大于输出侧行星齿轮的齿轮，输出侧行星齿轮与该输出齿轮啮合。而且，若行星架借助马达的扭矩旋转，则固定侧行星齿轮与固定齿轮啮合并自转以及公转。输出侧行星齿轮与输出齿轮啮合并自转以及公转，使输出齿轮旋转。其结果是，马达的扭矩根据传动比增大并从输出轴输出。
专利文献1：日本特开2010-60095号公报
然而，在形成多个齿轮对并构成为设定与上述齿轮对下的传动比对应的减速比或增速比等输入输出比的装置中，为了小型化并设定较大的输入输出比存在各种制约。例如，在专利文献1所记载的装置中，若考虑装置的小型化，则制约各齿轮的外径，因而各齿轮的齿的大小、齿数、可选择的齿数的组合等受到制约，另外，输入输出比的选择或设定的范围也受到制约。
发明内容
本发明是着眼于上述技术课题而完成的，其目的在于提供一种不使装置大型化就能够设定较大的输入输出比并且能够提高输入输出比的选择或设定的自由度的齿轮传动装置。
为了实现上述目的，本发明是一种齿轮传动装置，其在被输入扭矩或输出扭矩的第一轴与输出扭矩或被输入扭矩的第二轴之间以增加或减少扭矩的方式来传递扭矩，该齿轮传动装置的特征在于，具备：第一太阳齿轮，其固定于规定的固定部；第二太阳齿轮，其与上述第一太阳齿轮配置于同一轴线上且与上述第一轴连结为能够传递扭矩；第一行星齿轮，其与上述第一太阳齿轮啮合；第二行星齿轮，其与上述第一行星齿轮啮合；第三行星齿轮，其与上述第二行星齿轮配置于同一轴线上且与上述第二行星齿轮呈一体地旋转；第四行星齿轮，其与上述第三行星齿轮啮合；第五行星齿轮，其与上述第四行星齿轮配置于同一轴线上且与上述第四行星齿轮呈一体地旋转，而且与上述第二太阳齿轮啮合；以及行星架，其以将上述第一行星齿轮、上述第二行星齿轮、上述第三行星齿轮、上述第四行星齿轮以及上述第五行星齿轮保持为能够自转的方式旋转，并且与上述第二轴连结为能够传递扭矩。
在本发明中，可以构成为还具备：外齿齿轮，其形成于上述行星架；和传动齿轮，其与上述外齿齿轮啮合，上述第二轴与上述传动齿轮连结。
在本发明中，可以构成为在上述第二轴输入上述扭矩，从上述第一轴输出上述扭矩。
根据本发明，例如若在第二轴输入扭矩，则行星架承受该扭矩而旋转。伴随与此，第一行星齿轮在第一太阳齿轮的周围旋转，第二行星齿轮从第一行星齿轮承受扭矩而旋转。另外，第三行星齿轮与第二行星齿轮呈一体地旋转。第四行星齿轮从第三行星齿轮承受扭矩而旋转。另外，第五行星齿轮与第四行星齿轮呈一体地旋转，从第一轴输出扭矩。即，在本发明所涉及的齿轮传动装置中，输入转速至少经过三级减速。因此，为了小型化而尽量将各齿轮的外径设定得较小，由此即便各齿轮上的齿数被限制且相互啮合的齿轮彼此的齿数的差较小，整体也能够设定较大的输入输出比。另外，输入输出比的设定中使用的齿轮的数量即参数的数量能够比以往多，因而能够提高设定输入输出比的自由度，并且能够扩大输入输出比的设定范围。而且，能够使齿轮传动装置史无前例地小型化。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的齿轮传动装置的一个例子的图。
图2是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的齿轮传动装置的其他例子的图。
附图标记说明：
1…齿轮传动装置；2…输入轴；3…促动器；4…行星架；9…壳体(固定部)；12…输出轴；S1…第一太阳齿轮；S2…第二太阳齿轮；P1…第一行星齿轮；P2…第二行星齿轮；P3…第三行星齿轮；P4…第四行星齿轮；P5…第五行星齿轮。
具体实施方式
图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的齿轮传动装置的一个例子的图。此处所示的齿轮传动装置1构成为减速装置。齿轮传动装置1具备供扭矩输入的输入轴2，在该输入轴2连结有促动器3。促动器3例如可以是永磁式同步马达或感应马达等，并构成为由促动器3产生的扭矩传递至输入轴2。将多个行星齿轮支承为能够旋转的行星架4与输入轴2连结为能够传递扭矩。另外，行星架4与输入轴2配置于同一轴线上。此外，上述输入轴2相当于本发明的实施方式中的第二轴。
对行星架4的结构进一步进行说明，在图1所示的例子中，行星架4具备：第一行星架板5，其与输入轴2连结；圆筒部6，其从第一行星架板5的外周部起沿轴线方向延伸；以及第二行星架板7，其隔着圆筒部6连结于第一行星架板5的相反侧且形成为环状。圆筒部6具有：小径部6A；大径部6B，其外径大于该小径部6A的外径；以及连结部6C，其在轴线方向上配置于小径部6A与大径部6B之间并连结小径部6A与大径部6B。即，如图1所示，圆筒部6的剖面呈阶梯状。小径部6A位于第一行星架板5侧，在轴线方向上小径部6A的第一行星架板5侧的开口部连结有第一行星架板5的外周部，在与之相反的一侧的开口部连结有连结部6C的内周部。在连结部6C的外周部且在轴线方向上连结大径部6B的第一行星架板5侧的开口部。在轴线方向上且在大径部6B的第二行星架板7侧的开口部连结有第二行星架板7的外周部。
在上述结构的行星架4能够旋转地支承有作为外齿齿轮的5个行星齿轮P1、P2、P3、P4、P5。在各行星齿轮P1、P2、P3、P4、P5中，第一行星齿轮P1以能够旋转的方式安装于第一行星齿轮轴8。第一行星齿轮轴8设置于第二行星架板7，第一行星齿轮轴8的轴线与行星架4的轴线均平行。上述第一行星齿轮P1与直径大于该第一行星齿轮P1且作为外齿齿轮的第一太阳齿轮S1啮合。另外，第一行星齿轮P1与第二行星齿轮P2啮合。第一太阳齿轮S1与输入轴2配置于同轴上，在该第一太阳齿轮S1的外周侧配置有第一行星齿轮P1。另外，第一太阳齿轮S1固定于覆盖行星架4的壳体9等固定部。
第二行星齿轮P2在行星架4的圆周方向上与第一行星齿轮P1并列配置，并与第一行星齿轮P1啮合。这里，“并列”是指第一行星齿轮P1与第二行星齿轮P2各自的至少一部分在圆周方向上重合的状态。此外，在图1中，为了便于制图，在行星架4的径向上第一行星齿轮P1的外侧记载第二行星齿轮P2。
第二行星齿轮P2以能够旋转的方式支承于与第一行星齿轮轴8平行配置的第二行星齿轮轴10。第二行星齿轮轴10的一端部安装于第二行星架板7，另一端部安装于连结部6C。
第三行星齿轮P3构成为与第二行星齿轮P2呈一体地旋转。因此，第三行星齿轮P3与第二行星齿轮P2同样，以能够旋转的方式支承于第二行星齿轮轴10。第四行星齿轮P4与该第三行星齿轮P3啮合。
第四行星齿轮P4在行星架4的圆周方向上与第三行星齿轮P3并列配置。这里，“并列”是指第三行星齿轮P3与第四行星齿轮P4各自的至少一部分在圆周方向上重合的状态。此外，在图1中，为了便于制图，在行星架4的径向上第四行星齿轮P4的外侧记载第三行星齿轮P3。该第四行星齿轮P4配置为与上述各轴2、8、10平行，且以能够旋转的方式支承于设置在第一行星架板5的第三行星齿轮轴11。
第五行星齿轮P5构成为与第四行星齿轮P4呈一体地旋转。因此，第五行星齿轮P5与第四行星齿轮P4同样，以能够旋转的方式支承于第三行星齿轮轴11。另外，第五行星齿轮P5与输入轴2配置于同轴上，配置于直径大于第五行星齿轮P5且作为外齿齿轮的第二太阳齿轮S2的外周侧，并且与第二太阳齿轮S2啮合。在第二太阳齿轮S2连结有齿轮传动装置1的输出轴12。因此，上述输入轴2、行星架4、各太阳齿轮S1、S2以及输出轴12配置于同一轴线上。在输出轴12连结有车辆的驱动轮等输出部件13。此外，上述输出轴12相当于本发明的实施方式中的第一轴。
接下来，对上述结构的齿轮传动装置1的作用进行说明。若行星架4借助促动器3的扭矩旋转，则各行星齿轮P1、P2、P3、P4、P5在各太阳齿轮S1、S2的周围旋转。第一行星齿轮P1与第一太阳齿轮S1啮合并在第一太阳齿轮S1的周围自转以及公转。第二行星齿轮P2伴随着该第一行星齿轮P1的旋转而旋转。由于第二行星齿轮P2与第三行星齿轮P3呈一体地旋转，因而第二行星齿轮P2的转速与第三行星齿轮P3的转速相同。第四行星齿轮P4伴随着第三行星齿轮P3的旋转而旋转。由于第四行星齿轮P4与第五行星齿轮P5呈一体地旋转，因而第四行星齿轮P4的转速与第五行星齿轮P5的转速相同。第二太阳齿轮S2伴随着第五行星齿轮P5的旋转而旋转。输出轴12伴随着第二太阳齿轮S2的旋转而旋转。
另外，关于上述结构的齿轮传动装置1的减速比，以上述各太阳齿轮S1、S2以及各行星齿轮P1、P2、P3、P4、P5的齿数为例进行具体说明。下述式是计算齿轮传动装置1的输出轴12的转速NOUT的式子。
NOUT＝NIN×(1-(ZS1/ZP2)×(ZP3/ZP4)×(ZP5/ZS2))
上述的NIN是输入轴2的转速，ZS1是第一太阳齿轮S1的齿数，ZP2是第二行星齿轮的齿数，ZP3是第三行星齿轮P3的齿数，ZP4是第四行星齿轮P4的齿数，ZP5是第五行星齿轮P5的齿数，ZS2是第二太阳齿轮S2的齿数。
将NIN＝1、ZS1＝30、ZP2＝29、ZP3＝30、ZP4＝31、ZP5＝30、ZS2＝30分别代入上述式中，计算输出轴12的转速NOUT，
NOUT＝-0.001112
即，若驱动促动器3使输入轴2以及行星架4旋转1周，则输出轴12向与输入轴2相反的方向旋转0.001112周。即，输入扭矩增加并输出。此外，减速比γ是NOUT的倒数，为-899。
因此，根据本发明的实施方式所涉及的齿轮传动装置1，如上述式所示，输入转速至少经过三级减速。因此，即便将各齿轮P1、P2、P3、P4、P5、S1、S2小型化，并伴随与此导致形成齿轮对的齿轮彼此的齿数的差较小，也能够扩大输入转速与输出转速的比。其结果是，能够使齿轮传动装置1小型化且设定较大的输入输出比。另外，由于未使用作为内齿齿轮的齿圈，因而能够相应地简化结构，另外能够减少部件成本。而且，在本发明的实施方式所涉及的齿轮传动装置1中，根据3个齿轮对即共计6个齿轮来设定输入输出比。与上述专利文献1所记载的装置相比，在专利文献1所记载的装置中，根据4个齿轮设定输入输出比。因此，所谓的参数比专利文献1所记载的装置增加，相应地能够使输入输出比的设定的自由度变高，并且扩大其设定范围。
图2是示意性表示本发明的实施方式所涉及的齿轮传动装置的其他例子的图。此处所示的例子是将两个输入轴在行星架4的轴线方向上设置在与输出轴12相同的一侧的例子。即，在行星架4中的小径部6A的外周面形成有外齿齿轮14，作为直径小于外齿齿轮14的齿轮的至少两个传动齿轮15与该外齿齿轮14啮合。在各传动齿轮15分别连结有促动器3。因此，根据图2所示的结构的齿轮传动装置1，通过两个促动器3产生扭矩，并且由上述促动器3产生的扭矩根据传动齿轮15与外齿齿轮14的传动比增加并传递至行星架4。因此，能够缩小由一个促动器3产生的扭矩。伴随与此，能够将促动器3小型化，因而能够更进一步地将齿轮传动装置1小型化。另外，能够进一步增大输入输出比。
此外，本发明并不限定于上述各实施方式，也能够将本发明所涉及的齿轮传动装置1作为增速机构来使用。即，在上述齿轮传动装置1中，将输出轴12与行星架4连结，将输入轴2与第二太阳齿轮S2连结。这样一来，能够构成输出轴12的转速相对于输入轴2的转速增速的增速机构。另外，在图2所示的齿轮传动装置1中，两个促动器3中的任一个促动器3例如可以是制动机构、发电机或具有发电功能的马达等，也可以构成为产生所谓的制动力。这样一来，能够形成为具备驱动用促动器与制动用促动器的齿轮传动装置。

Claims (3)

1.一种齿轮传动装置，其在被输入扭矩或输出扭矩的第一轴与输出扭矩或被输入扭矩的第二轴之间以增加或减少扭矩的方式来传递扭矩，所述齿轮传动装置的特征在于，具备：
第一太阳齿轮，其固定于规定的固定部；
第二太阳齿轮，其与所述第一太阳齿轮配置于同一轴线上且与所述第一轴连结为能够传递扭矩；
第一行星齿轮，其与所述第一太阳齿轮啮合；
第二行星齿轮，其与所述第一行星齿轮啮合；
第三行星齿轮，其与所述第二行星齿轮配置于同一轴线上且与所述第二行星齿轮呈一体地旋转；
第四行星齿轮，其与所述第三行星齿轮啮合；
第五行星齿轮，其与所述第四行星齿轮配置于同一轴线上且与所述第四行星齿轮呈一体地旋转，而且与所述第二太阳齿轮啮合；以及
行星架，其以将所述第一行星齿轮、所述第二行星齿轮、所述第三行星齿轮、所述第四行星齿轮以及所述第五行星齿轮保持为能够自转的方式旋转，并且与所述第二轴连结为能够传递扭矩。
2.根据权利要求1所述的齿轮传动装置，其特征在于，还具备：
外齿齿轮，其形成于所述行星架；和
传动齿轮，其与所述外齿齿轮啮合，
所述第二轴与所述传动齿轮连结。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮传动装置，其特征在于，
在所述第二轴输入所述扭矩，从所述第一轴输出所述扭矩。
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