一种齿轮箱及具有该齿轮箱的驱动装置

文档序号:418975 发布日期:2021-12-21 浏览:26次 >En<

阅读说明:本技术 一种齿轮箱及具有该齿轮箱的驱动装置 (Gear box and driving device with same ) 是由 塔静宁 吉宝峰 栗秋梅 赵永军 于 2020-06-19 设计创作,主要内容包括:一种驱动装置,包括电机与齿轮箱,所述齿轮箱包括壳体、设置于壳体内并可相对壳体转动的旋转架、以及由旋转架支撑的太阳轮与多个行星轮,所述壳体内形成有内圈齿,所述多个行星轮环绕太阳轮设置,所述太阳轮包括带有螺旋齿的第一杆部和由旋转架支撑的第二杆部;所述每一行星轮包括同轴连接并同步旋转的第一齿轮与第二齿轮,所述第一齿轮与第一杆部的螺旋齿相啮合,所述第二齿轮与内齿圈相啮合;所述每一行星轮通过一轴杆与所述旋转架相连接以带动旋转架转动,所述旋转架背向行星轮的一侧形成有输出部用于连接外部负载,本发明中太阳轮螺旋齿与行星轮啮合传动,整体构成上为一级行星轮,转动平稳,噪音小、传动好,而且整体尺寸小。(A driving device comprises a motor and a gear box, wherein the gear box comprises a shell, a rotating frame, a sun wheel and a plurality of planet wheels, the rotating frame is arranged in the shell and can rotate relative to the shell, the sun wheel and the plurality of planet wheels are supported by the rotating frame, inner ring teeth are formed in the shell, the plurality of planet wheels are arranged around the sun wheel, and the sun wheel comprises a first rod part with spiral teeth and a second rod part supported by the rotating frame; each planet gear comprises a first gear and a second gear which are coaxially connected and synchronously rotate, the first gear is meshed with the helical teeth of the first rod part, and the second gear is meshed with the inner gear ring; each planet wheel is connected with the rotating frame through a shaft lever so as to drive the rotating frame to rotate, and an output part for connecting an external load is formed on one side of the rotating frame, which is back to the planet wheel.)

一种齿轮箱及具有该齿轮箱的驱动装置

技术领域

本发明涉及齿轮箱技术领域,尤其涉及一种齿轮箱及具有该齿轮箱的驱动装置。

背景技术

电机作为最常见的动力源,广泛应用于各行各业。电机的高速转动通常经由齿轮箱减速至合理范围,驱动负载转动。例如用于汽车电动尾门的驱动器,包括电机以及与电机的输出轴连接的齿轮箱,所述齿轮箱优选地为具有较大的承载力的行星齿轮箱。现有行星齿轮箱大都为两级或三级行星轮机构,电机的转动经过各级行星轮机构逐级减速后大幅降低,以提高电机的输出扭矩。

然而,多级行星齿轮箱本身在结构上较为复杂,对装配的精准度要求高,容易产生噪声(Noise)、振动(Vibration)、以及声振粗糙度(Harshness)等问题,不仅成本高,而且用户体验差。

发明内容

有鉴于此,本发明提供一种可以有效解决上述问题的齿轮箱及具有该齿轮箱的驱动装置。

一方面,本发明提供一种齿轮箱,所述齿轮箱包括壳体、设置于壳体内并可相对壳体转动的旋转架、以及由旋转架支撑的太阳轮与多个行星轮,所述壳体内形成有内圈齿,所述多个行星轮环绕太阳轮设置,所述太阳轮包括带有螺旋齿的第一杆部和由旋转架支撑的第二杆部;所述每一行星轮包括同轴连接并同步旋转的第一齿轮与第二齿轮,所述第一齿轮与第一杆部的螺旋齿相啮合,所述第二齿轮与内齿圈相啮合;所述每一行星轮通过一轴杆与所述旋转架相连接以带动旋转架转动,所述旋转架背向行星轮的一侧形成有输出部用于连接外部负载。

另一方面,本发明提供一种驱动装置,包括电机以及上述齿轮箱,所述电机的输出轴与齿轮箱的太阳轮传动连接。

本发明驱动装置的齿轮箱通过其太阳轮将外部驱动机构,如电机的转动传递至行星轮,所述太阳轮的螺旋齿与行星轮相啮合,如此太阳轮与行星轮直接传动进而驱动旋转架转动,整体构成上为一级行星齿轮箱,在生产与组装上更为简单,而且装配后元件的共轴性好,转动更加平稳,噪音小、传动好,而且整体尺寸小。

附图说明

图1是本发明一实施例的驱动装置的示意图。

图2是图1所示驱动装置的齿轮箱的示意图。

图3是图2所示齿轮箱的剖视图。

图4是图2的爆炸图。

图5是图4的另一角度视图。

图6为本发明齿轮箱的另一实施例的示意图。

图7为图6所示齿轮箱的剖视图。

图8为图6所示齿轮箱的爆炸图。

具体实施方式

以下将结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明,以使得本发明的技术方案及其有益效果更为清晰明了。可以理解,附图仅提供参考与说明用,并非用来对本发明加以限制,附图中显示的尺寸仅仅是为了便于清晰描述,而并不限定比例关系。

如图1-3所示,本发明一实施例的驱动装置包括电机10以及与所述电机10传动连接的齿轮箱20。

所述电机10作为整个装置的动力机构,具有一向外伸出的输出轴12。所述齿轮箱20作为整个装置的减速机构,优选地为行星齿轮箱。请同时参阅图4至图5,所述齿轮箱20包括壳体21、设置于壳体21内的旋转架22、以及由旋转架22支撑的太阳轮23与行星轮24。所述行星轮24通常为多个,环绕所述太阳轮23设置,每一行星轮24同时与所述太阳轮23以及壳体21相啮合。本实施例中,所述行星轮24为3个。

所述太阳轮23作为整个齿轮箱20的动力接收元件,与所述电机10的输出轴12传动连接。本实施例中,所述太阳轮23整体呈杆状,包括位于下端的第一杆部230与位于上端的第二杆部232,本说明书中的上、下等方向均参照图3的方向。所述第一杆部230与输出轴12浮动连接,第二杆部232约束于旋转架22内的一轴承30内。这里的浮动连接是指太阳轮23受负载或自身运动影响,在某种状态下第一杆部230与传输轴12会直接抵触,在另一种状态下第一杆部230与传输轴12会有一个很小的间隙,这样会减少太阳轮23的轴向负载和磨损,这两种状态下都不影响太阳轮23的工作。所述第一杆部230的外周面上形成有螺旋齿234与所述行星轮24相啮合。也就是说,所述第一杆部230类似于一蜗杆,可在电机10与行星轮24之间直接传动。

所述旋转架22作为整个齿轮箱20的动力输出元件,包括一旋转输出部220,所述输出部220位于齿轮箱20远离电机10的一侧端,用于与外部负载连接。本实施例中,所述输出部220为一内花键结构由此向外输出扭矩。所述旋转架22朝向太阳轮的一侧的中央下凹形成有轴承座222,所述轴承30嵌设于轴承座222内,可以是滚珠轴承、陶瓷轴承、含油轴承等。所述太阳轮23的第二杆部232的末端,即图3所示方向的顶端插接于所述轴承30中。所述输出部220在太阳轮23、行星轮24以及壳体21的共同作用下,以远小于输出轴12的转速向外输出扭矩。

所述第一杆部230的末端,即图3所示方向的底端与输出轴12的末端通过一套筒32连接。所述套筒32可以是烧结或者注塑而成的筒状结构,所述输出轴12的末端与第一杆部230的末端分别插接于套筒32内。较佳地,如图5所示,所述第一杆部230的末端为非圆结构,横截面大致呈“D”形。对应地,所述输出轴12的末端截面以及套筒32的内部截面均呈“D”形,避免所述输出轴12、第一杆部230相对所述套筒32转动。如此,所述电机10启动时,其输出轴12通过套筒32带动太阳轮23同步转动。

所述多个行星轮24环绕太阳轮23均匀间隔布置,每一行星轮24包括同轴设置的第一齿轮240与第二齿轮242。所述第一齿轮240与太阳轮23的第一杆部230上的螺旋齿234相啮合;所述第二齿轮242靠近旋转架22的输出部220,与所述壳体21相啮合。所述第一齿轮240的外径大于所述第二齿轮242的外径,各第二齿轮242与所述太阳轮23在径向上相间隔。较佳地,所述第一齿轮240与与第二齿轮242为一体,所述太阳轮23驱动第一齿轮240与第二齿轮242同步转动。

所述壳体21包括齿轮壳210以及与齿轮壳210连接的端盖212。所述齿轮壳210整体为底端开口的圆筒状结构,包括端板214以及由所述端板214的边缘朝向端盖212延伸的侧板216。所述端盖212与侧板216连接,封闭齿轮壳210的开口端。所述端板214的中央形成有通孔215,所述旋转架22的输出部220由通孔215向外穿出。所述侧板216环绕所述行星轮24设置,侧板216的内壁面呈上小下大的阶梯状。所述侧板216的下半部分在位置上正对所述行星轮24的第一齿轮240且收容第一齿轮240;所述侧板216的上半部分其内壁面上形成有内齿圈218,所述内齿圈218在位置上正对所述行星轮24的第二齿轮242且与各个第二齿轮242啮合。

本实施中,所述旋转架22由第一旋转架22a与第二旋转架22b构成。所述第一、第二旋转架22a、22b分别设置于行星轮24的轴向两侧端,其中第一旋转架22a靠近齿轮壳210的端板214、第二旋转架22b则近端盖212设置。所述第一旋转架22a朝向第二旋转架22b的一侧的中央内凹形成所述轴承座222、背向第二旋转架22b的一侧的中央朝向所述端板214的通孔215内延伸形成所述输出部220。

所述第一旋转架22a的外边缘朝向第二旋转架22b的方向垂直延伸形成有若干支撑部224,相邻的支撑部224在周向上间隔有一定的距离从而定义出行星轮24的容纳空间。本实施例中,所述每一支撑部224大致呈“凸”字状,包括由第一旋转架22a突出的第一凸块226以及由第一凸块226的中央突出的第二凸块227。所述第二凸块227相对于第一凸块226较窄,相邻的第一凸块226之间形成较窄的第一空间,用于容纳第二齿轮242;相邻的第二凸块227之间形成较宽的第二空间,用于容纳第一齿轮240。所述第一旋转架22a、第一凸块226以及第二凸块227的端面呈阶梯状,可以在轴向上对第一齿轮240、第二齿轮242形成限位。

本实施例中,一轴杆244穿设于每一行星轮24上,所述轴杆244的两端分别伸出至第一齿轮240与第二齿轮242之外,分别与两旋转架22a、22b相插接。所述第一旋转架22a上形成有若干第一插接孔228a,用于与所述轴杆244的顶端插接。所述每一第一插接孔228a位于相邻的两支撑部224之间的中间位置。对应地,所述第二旋转架22b上形成有若干第二插接孔228b,用于与所述轴杆244的底端插接,所述每一第二插接孔228b与一第一插接孔228a相对齐。

所述多个行星轮24的轴杆244附近设有一支架25,所述支架25优选地为金属片状。所述支架25整体上大致呈三角状,中央形成一圆孔250与太阳轮23的的第二杆部232相套设,支架25的外边缘对应每一轴杆244形成一卡口252,所述卡口252与第一旋转架22a的第一插接孔228a的位置、形状相对应。所述支架25叠设于第一旋转架22a上,较佳地两者形成有对应的固定孔,可以通过螺钉、销钉等固定件相连。所述支架25的外边缘对应每一支撑部224的位置内凹,支撑部224由支架25边缘的内凹位置处穿出与行星轮24相作用。另外,支架25可以稳固安设轴承30在第一旋转架22a内,避免轴承30被太阳轮23拉拔脱落,也有效防止所述轴杆244偏移。另外,在支架25上方还安设一波形弹片26,它呈波浪起伏的环形。在本实施例中,所述波形弹片26被夹设在支架25和第一旋转架22a之间。当然,在本发明中,支架25和波形弹片26可以二者择一的安设在行星轮24的一侧,不会影响齿轮箱的工作。

本实施例中,所述第一插接孔228a呈U形,贯穿所述第一旋转架22a的外边缘,为半开放型槽孔,所述轴杆244的顶端插接于第一插接孔228a内。所述第二旋转架22b包括上盖板291和与上盖板291匹配装载一起的下盖板292。所述上盖板291和下盖板292在中央位置均设有开孔28。所述上盖板291的边缘位置设有多个朝向下盖板292方向凸出延伸的挡块290,相应的所述下盖板292的边缘位置设有凹槽,所述凹槽同样是半开放型槽孔。于是,所述上盖板291的每一挡块290插入至下盖板292的相应一凹槽内,将凹槽的径向外边缘封闭以形成第二插接孔228b。较佳地,所述凹槽呈U形,挡块290的径向内侧面为圆柱面。所述挡块290与凹槽共同构成一与所述轴杆244的尺寸、形状相匹配的第二插接孔228b,所述轴杆244的底端配合于所述第二插接孔228b内,保证行星轮24转动的稳定。装配时,可以先将轴杆244与下盖板292的凹槽相插接,然后装配上盖板291使其挡块290封闭凹槽对轴杆244限位。

较佳地,所述第二旋转架22与端盖212之间设置有垫片34,所述垫片34为耐磨材料。所述第二旋转架22b、垫片34以及端盖212的中央形成有对应的开孔28,用于穿设所述套筒32。本实施例中,所述套筒32的外径小于所述开孔28的孔径,所述套筒32活动地配置于开孔28中,可以有一定的浮动空间。如此,所述太阳轮23的第一杆部230的末端浮动地穿设于所述第二旋转架22b以及端盖212中、第二杆部230的末端约束于所述第一旋转架22a内的轴承30中,太阳轮23可以在小范围内自行调整,保证整个齿轮箱20的共轴性。

图6-8所示为本发明齿轮箱20’的另一实施例,其与前一实施例的区别主要在于齿轮壳210’和旋转架22’。

本实施例中,所述齿轮壳210’由第一壳体217与第二壳体219连接而成。所述第一壳体217为两端开口的圆筒结构,所述第二壳体219为一端开口的圆筒结构,形成较大的空间可以实现较强的转架强度,所述第一壳体217连接于端盖212与第二壳体219的开口端之间。其中,所述第一壳体217的内壁面上形成所述内齿圈218与行星轮24的第二齿轮242相啮合;所述第二壳体的219的侧端的中央形成所述通孔215,用于穿设旋转架22’的输出部220。所述旋转架22’为单个,收容于所述第二壳体219中。类似地,所述旋转架22’背向端盖212的一侧形成输出部220、朝向端盖212的一侧形成轴承座222并配置有轴承30支撑太阳轮23的转动。

不同的是,所述旋转架22’对应每一轴杆244形成一圆形的插接孔228,不再设置支撑部。所述轴杆244的底端嵌设于第一齿轮240内、顶端紧配合固定于对应的插接孔228内。较佳地,所述插接孔228贯穿所述旋转架22’,轴杆244的顶端嵌设于穿过插接孔228内,加大旋转架22’与轴杆244的枢接长度,保证连接的刚度和稳定性。所述耐磨垫片34配置于所述行星轮24与端盖212之间,所述套筒32活动地配置于垫片34与端盖212的中央的开孔28内,太阳轮23通过套筒32与电机10的输出轴12传动连接,整个太阳轮23处于浮动状态,可以在小范围内自行调整,保证整个齿轮箱20’的共轴性。

本发明驱动装置的电机10的高速转动通过齿轮箱20、20’的太阳轮23传递至行星轮24,所述太阳轮23的第一杆部230类似于蜗杆,不仅可以承载大的负荷,还能防止动力反向传输,即电机10可以通过齿轮箱20、20’驱动负载,而由负载反向驱动齿轮箱220、20’较为困难以实现自锁。由于齿轮壳210的内齿圈218与第二齿轮242的作用,所述行星轮24在自转的同时绕太阳轮23公转,带动与之连接的旋转架22、22’及其输出部220以太阳轮23为中心转动,向外输出扭矩。经过行星轮24的减速作用,所述输出部220’的转速相对于太阳轮23大幅降低,输出扭矩增大。

所述行星轮24形成第一齿轮240、与第二齿轮242分别与太阳轮23、内齿圈218啮合传动,使得齿轮箱20、20’整体构成上为一级行星轮,元件的共轴性好,转动更加平稳;而且齿轮箱20、20’的整体尺寸,包括轴向尺寸与径向尺寸得以有效减小,如此其它元件,如旋转架22、22’等可以有足够大的尺寸,与行星轮24插接的长度足够,两者有足够大的作用力,保证行星轮24的平稳转动,减小噪音的产生,提升用户体验,特别是在NVH方面。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式,本发明的保护范围不限于以上列举的实施例,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

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