[实用新型]行星式齿轮变速装置

说明书

本实用新型涉及一种适用于将高速马达减速传动并提高扭矩的行星式齿轮变速机构。

目前对于马达旋转传动的减速或增速机构一般均以齿轮组来进行。其中，又因行星式齿轮变速装置具有高传动比。结构紧凑，传动效率高的独特优点而被广泛使用于多种机械传动领域。

为了说明本实用新型的技术背景，首先看一个常用的行星式齿轮变速装置，请参阅图1及图2，该图为常用实例的分解及组合剖面图。该常用的行星式齿轮变速装置10主要是由包括：一中心齿轮11、第一齿环12、第二齿环13、及一包含有若干行星齿轮141的行星齿轮组14所组合构成。

于第一齿环12及第二齿环13的内周缘适当位置处分另设有复数个齿121、131以形成内齿环。且第一齿环12朝向第二齿环13侧的内径相同于第二齿环13的外径以供第二齿环13套入其中，并形成一容置空间(未编号)于两齿环12、13中。该行星齿轮组14包括若干个行星齿轮141、两齿轮架142分别位于行星齿轮141两端、以及若干个插销143用于穿设行星齿轮141于两齿轮架142之间可使行星齿轮141于两齿轮架142之间旋转。行星齿轮组14与中心齿轮11容置于该两齿环12、13相套合所形成的该空间内。该行星齿轮141沿轴向至少有一部分啮合(即，如图2所示的左半部)于中心齿轮11与第一齿环12之间、且行星齿轮141并有另一部分(即如图2所示的右半部)同时啮合于第二齿环13。藉由中心齿轮11带动行星齿轮组14于第一齿环12(也可称为输入齿环，其通常为一固定不转动的元件)中旋转，并因此传动于第二齿环13(也可称为输出齿环，为输出传动力的齿环)以达到减速的目的。

如图1及图2所示的此种常用的行星式齿轮减速机构10，其最大的缺点在于，由于第一齿环12的齿121数量少于第二齿环13若干齿，所以传统上该第一齿环12的齿环直径(包括外圆直径与根圆直径)均一定会小于第二齿环13的齿环直径。为了使行星齿轮141能同时啮合于第一齿环12与第二齿环13，常用技术必须将行星齿轮141的齿形设计成一阶梯状结构，也即行星齿轮141与第一齿环12啮合部分的齿必须较低(即如图1所示行星齿轮141的左半部齿形)、而行星齿轮141啮合于第二齿环13部分的齿必须较高(即如图1所示行星齿轮141的右半部齿形)，以配合其两者齿环12、13直径大小的差别。因此，不仅行星齿轮141的齿形设计与制造复杂，且齿高较高的部分的齿顶将呈现尖锐状态，导致在高速旋转传动时极易产生噪音及齿顶断裂现象。

此外，也由于行星齿轮141的齿形为右高左低的阶梯状结构，所以，中心齿轮11便只能与行星齿轮141的左半部啮合传动。也就是说，中心齿轮11的轴向长度将只有行星齿轮141的一半。于是，当组装完成后，如图2所示，因中心齿轮11只啮合到行星齿轮141的左半部，不仅中心齿轮11于轴向上的定位不精确容易晃动，而使得运转噪音增加，且在高速运转传动时易因为力矩的产生导致行星齿轮141偏摆，不仅造成高速旋转元件间的摩擦量大增、运转温度急速升高、传动效率降低、且元件更易被磨损以致使用寿命减短。

尤其，此常用技术其不仅于行星齿轮141于制造过程中进行热处理时会导致热应力集中于齿高改变的角落处、且运转传动时所产生的应力集中也将直接发生在行星齿轮141的齿高改变的同一角落位置上，一旦行星齿轮141处于高转速或高负载的动作情况时，常常会在该应力集中点发生轮齿断裂的状况，实为一极大的缺点。

为了避免前述齿断裂状况发生，目前的作法是加大行星式齿轮减速机构10各元件的尺寸设计，并使用强度较佳的钢材来制造、而非以成本较低易于大量生产的粉末冶金方式制造，以加强其结构强度。就是因为如此，所以现今的行星式齿轮减速机构10绝大多数是使用在较大型的传动机械上，几乎很少见到有行星式齿轮减速机构是使用在小型机械(例如电动手工具)的减速机构上。

又由于常用行星式齿轮减速机构10的各元件之间相邻接触的表面部分(不仅是指齿轮啮合部分)，都是以面的方式相互滚动接触。不仅其平面与平面接触相对滚动的摩擦阻抗相对较高，且更由于所有滑动接触面之间一定需设计有余隙配合，一旦发生有因受力不均产生偏摆力矩、或是遇到晃动或震动时，该余隙将造成平面与平面的接触面将很容易发生咬卡与剧烈摩擦现象，不仅使整体结构的使用寿命缩短、运转温度较高(温度可高达摄氏百度以上造成润滑油的液化现象而降低润滑效果)，且更导致常用行星式齿轮减速机构10的传动效率一般均低于0.9以下，因此仍有待加以改进。