[实用新型]钢球调速锥齿差速减速机构

权利要求书

1.一种钢球调速锥齿差速减速机构，其特征在于：所述减速机构包括固定筒部件、钢球部件、摩擦盘锥齿轮部件、行星支架部件，固定筒部件包括固定筒(14)、导向联动支架(15)，钢球部件包括调速钢球(12)、操作钢球(13)、联动销(44)、轴套四(46)、推力钢球(47)、弹簧(48)，摩擦盘锥齿轮部件包括摩擦盘锥齿轮一(1)、摩擦盘锥齿轮二(7)、轴套一(19)、挡圈一(18)、销一(17)、轴套二(8)、键条(9)、输入轴(10)，行星支架部件包括输出轴(16)、行星锥齿轮(2)、轴套三(3)、行星轴(5)、行星支架(6)，或者在上述部件中采用轴承分别替换轴套一(19)、轴套二(8)、轴套三(3)、轴套四(46)，该轴承承载径向负荷和轴向负荷；若干个钢球部件安装在行星支架部件径向外侧，或者，一个钢球部件安装在行星支架部件径向外侧，钢球部件和行星支架部件安装在固定筒(14)径向内侧，导向联动支架(15)安装在固定筒(14)径向外侧，摩擦盘锥齿轮部件把钢球部件与行星支架部件连接在一起；摩擦盘锥齿轮部件的输入轴(10)与行星支架部件的输出轴(16)同轴；所述减速机构若只包括一个钢球部件，所述减速机构的固定筒部件不包括导向联动支架(15)，此时通过操纵操作钢球(13)的位置控制所述减速机构的运行状态；

所述减速机构在应用时，输入轴(10)轴向左端与原动机的输出轴连接在一起，输出轴(16)轴向右端与所述减速机构驱动的负载装置连接在一起；所述减速机构运行时，原动机驱动输入轴(10)沿着输入轴旋转方向(71)旋转，输出轴(16)沿着输出轴正向旋转方向(76)旋转，并且，输出轴正向旋转方向(76)与输入轴旋转方向(71)相同时，所述减速机构处于正向减速运行状态，若原动机驱动输入轴(10)沿着输入轴旋转方向(71)旋转，输出轴(16)沿着输出轴反向旋转方向(78)旋转，并且，输出轴反向旋转方向(78)与输入轴旋转方向(71)相反时，所述减速机构处于反向减速运行状态，若原动机驱动输入轴(10)沿着输入轴旋转方向(71)旋转，输出轴(16)的输出转速为零时，所述减速机构处于空转运行状态；所述减速机构停止运行，负载装置产生的反向力矩不能反向驱动输入轴(10)旋转时，所述减速机构处于反向自锁状态；

所述减速机构的摩擦盘锥齿轮一(1)有内侧轮齿一(38)、摩擦盘一，内侧轮齿一(38)是圆锥形轮齿，摩擦盘锥齿轮二(7)有内侧轮齿二(41)、摩擦盘二，内侧轮齿二(41)是圆锥形轮齿；内侧轮齿一(38)与内侧轮齿二(41)齿数相等，摩擦盘一与摩擦盘二直径相等；行星支架部件的行星锥齿轮(2)分别与内侧轮齿一(38)和内侧轮齿二(41)啮合；钢球部件的调速钢球(12)径向外表面分别与摩擦盘一径向外表面的摩擦盘一滚动面(39)和摩擦盘二径向外表面的摩擦盘二滚动面(42)接触安装在一起，调速钢球(12)旋转时，调速钢球(12)径向外表面分别与摩擦盘一滚动面(39)和摩擦盘二滚动面(42)进行滚动运动；

固定筒(14)呈圆筒形，固定筒(14)径向外表面有一个或者有若干个呈圆柱形的固定台(45)，固定台(45)有径向的固定台轴孔(57)，固定台轴孔(57)的截面呈长圆形，固定台轴孔(57)截面的长轴方向与固定筒(14)轴向平行，固定台轴孔(57)与固定筒(14)径向内侧相连通，固定台(45)位于固定筒(14)径向内侧的端面有呈半球形曲面的定位球面凹槽(58)；导向联动支架(15)的导向环(67)呈环形，导向环(67)径向外表面均布若干对联动杆(66)，每一对联动杆(66)之间是导向槽(68)，每一个联动杆(66)左端与导向环(67)径向外表面连接在一起，每一个联动杆(66)右端有一个联动槽孔(65)；

操作钢球(13)下端是呈半球形的半球一(51)，半球一(51)上端径向外表面呈半球形曲面，半球一(51)下端面有呈环形的定位凹槽(49)，定位凹槽(49)径向内侧是半球内腔一(50)，操作钢球(13)上端是呈圆柱形的钢球操作轴(53)，钢球操作轴(53)上有联动销孔(52)；调速钢球(12)下端是呈半球形的半球二(54)，半球二(54)下端径向外表面呈半球形曲面，半球二(54)上端面有呈圆筒形的定位凸台(55)，定位凸台(55)径向内侧是半球内腔二(56)；联动销(44)呈圆柱形；

轴套一(19)、轴套二(8)、轴套三(3)、轴套四(46)呈圆筒形，其径向中间是轴套轴孔(34)，轴向一端是轴套止推轴肩(33)；行星轴(5)呈圆柱形；行星锥齿轮(2)径向中间是锥齿轮轴孔(31)，径向外侧是轮齿，其轴向一端是齿轮前端面，轴向另一端是齿轮后端面(32)；行星支架(6)呈环形，行星支架(6)径向内侧是支架内腔(29)，行星支架(6)径向内表面均布若干个支架安装平面(28)，每一个支架安装平面(28)中心有一个支架固定轴孔(30)；

输出轴(16)呈圆柱形，输出轴(16)从轴向一端至另一端依次是轴段一(20)、轴颈一(22)、固定轴肩(24)、轴颈二(25)，固定轴肩(24)径向外表面均布若干个径向的固定轴孔(23)，轴段一(20)靠近轴颈一(22)一端径向外表面有径向的定位销孔一(21)，轴颈二(25)与固定轴肩(24)之间有定位轴肩一(26)；

输入轴(10)呈圆柱形，输入轴(10)轴向右端是轴颈三(59)，轴颈三(59)径向外表面有外键槽(60)，输入轴(10)轴向左端是轴段二(27)，轴颈三(59)与轴段二(27)之间是定位轴肩二(61)；

挡圈一(18)呈圆筒形，挡圈一(18)径向中心是挡圈轴孔(36)，挡圈一(18)径向外表面有径向的挡圈销孔(35)；销一(17)呈圆柱形；

摩擦盘锥齿轮一(1)径向中间是摩擦盘锥齿轮轴孔一(37)，摩擦盘锥齿轮一(1)径向内侧是内侧轮齿一(38)，摩擦盘锥齿轮一(1)径向外侧是圆盘形的摩擦盘一，摩擦盘一径向外表面是环形的摩擦盘一滚动面(39)，内侧轮齿一(38)、摩擦盘一滚动面(39)在轴向同一侧；摩擦盘锥齿轮二(7)轴向左端有轮毂(62)，轮毂(62)径向中间是摩擦盘锥齿轮轴孔二(40)，摩擦盘锥齿轮轴孔二(40)径向内表面有内键槽(63)，摩擦盘锥齿轮二(7)轴向右端的径向中间是轴套安装孔二(64)，摩擦盘锥齿轮二(7)轴向右端的径向内侧是内侧轮齿二(41)，内侧轮齿二(41)径向外侧是圆盘形的摩擦盘二，摩擦盘二径向外表面是环形的摩擦盘二滚动面(42)，内侧轮齿二(41)、摩擦盘二滚动面(42)在轴向同一侧；

行星支架部件在装配时，把若干个行星锥齿轮(2)安装在输出轴(16)的固定轴肩(24)径向外侧，把每一个行星锥齿轮(2)的锥齿轮轴孔(31)与输出轴(16)的固定轴孔(23)对齐，使每一个行星锥齿轮(2)的齿轮后端面(32)位于径向外侧，把若干个轴套三(3)分别安装在行星锥齿轮(2)的锥齿轮轴孔(31)中，把轴套三(3)的轴套止推轴肩(33)与行星锥齿轮(2)的齿轮后端面(32)接触安装在一起，把行星支架(6)安装在若干个轴套三(3)径向外侧，把行星支架(6)的支架安装平面(28)与轴套三(3)的轴套止推轴肩(33)接触安装在一起，把行星支架(6)的支架固定轴孔(30)与轴套三(3)的轴套轴孔(34)对齐，把若干个行星轴(5)分别依次插入行星支架(6)的支架固定轴孔(30)、轴套三(3)的轴套轴孔(34)、输出轴(16)的固定轴孔(23)中，使行星锥齿轮(2)能够围绕行星轴轴线(4)旋转；

钢球部件在装配时，把弹簧(48)和推力钢球(47)依次安装在调速钢球(12)的半球内腔二(56)中，使推力钢球(47)在弹簧(48)的上端，把轴套四(46)安装在操作钢球(13)的半球内腔一(50)中，使轴套四(46)的轴套止推轴肩(33)安装在操作钢球(13)的定位凹槽(49)中，把调速钢球(12)的定位凸台(55)安装在轴套四(46)的轴套轴孔(34)中，使调速钢球(12)的半球二(54)上端面与轴套四(46)的轴套止推轴肩(33)接触安装在一起，使推力钢球(47)的上端与操作钢球(13)的半球内腔一(50)内表面的上端接触安装在一起；

所述减速机构在装配时，把导向联动支架(15)安装在固定筒(14)径向外侧，使导向联动支架(15)的导向环(67)径向内表面与固定筒(14)左端径向外表面接触安装在一起，把一个或者若干个钢球部件安装在固定筒(14)径向内侧，使钢球部件的操作钢球(13)的钢球操作轴(53)穿过固定筒(14)的固定台轴孔(57)，使操作钢球(13)的半球一(51)上端径向外表面与固定筒(14)的定位球面凹槽(58)接触安装在一起，使操作钢球(13)的钢球操作轴(53)上端位于固定筒(14)径向外侧，使操作钢球(13)的钢球操作轴(53)上端位于导向联动支架(15)的导向槽(68)中，把联动销(44)两端安装在导向联动支架(15)的一对联动杆(66)的联动槽孔(65)中，把联动销(44)中间位置安装固定在操作钢球(13)的钢球操作轴(53)的联动销孔(52)中；使调速钢球(12)能够围绕钢球操作轴轴线(43)旋转，导向联动支架(15)沿着固定筒(14)轴向移动时，使若干个钢球部件的操作钢球(13)的钢球操作轴(53)能够向固定筒(14)轴向左端或者向固定筒(14)轴向右端倾斜，钢球操作轴轴线(43)也随之向固定筒(14)轴向左端或者向固定筒(14)轴向右端倾斜；

把行星支架部件安装在固定筒(14)径向内侧，把摩擦盘锥齿轮一(1)安装在行星支架部件的轴向右侧，使摩擦盘锥齿轮一(1)的摩擦盘锥齿轮轴孔一(37)安装在行星支架部件的输出轴(16)的轴颈一(22)径向外侧，使摩擦盘锥齿轮一(1)的内侧轮齿一(38)与行星支架部件的行星锥齿轮(2)啮合，把轴套一(19)安装在输出轴(16)的轴颈一(22)径向外表面，使轴套一(19)径向外表面与摩擦盘锥齿轮一(1)的摩擦盘锥齿轮轴孔一(37)径向内表面接触安装在一起，使轴套一(19)的轴套止推轴肩(33)与摩擦盘锥齿轮一(1)没有内侧轮齿一(38)的一端接触安装在一起，把挡圈一(18)安装在输出轴(16)的轴段一(20)径向外表面，把销一(17)安装在挡圈一(18)的挡圈销孔(35)中和输出轴(16)的定位销孔一(21)中；把轴套二(8)安装在输出轴(16)的轴颈二(25)径向外表面，使轴套二(8)的轴套止推轴肩(33)与输出轴(16)的定位轴肩一(26)接触安装在一起；

把输入轴(10)安装在行星支架部件的轴向左侧，把键条(9)安装在输入轴(10)的外键槽(60)中，把摩擦盘锥齿轮二(7)安装在行星支架部件的轴向左侧，使摩擦盘锥齿轮二(7)的内侧轮齿二(41)与行星支架部件的行星锥齿轮(2)啮合，使摩擦盘锥齿轮二(7)的摩擦盘锥齿轮轴孔二(40)安装在输入轴(10)的轴颈三(59)径向外表面，使键条(9)安装在摩擦盘锥齿轮二(7)的内键槽(63)中，使摩擦盘锥齿轮二(7)的轴套安装孔二(64)安装在轴套二(8)径向外表面，使轴套二(8)的轴套止推轴肩(33)与摩擦盘锥齿轮二(7)有内侧轮齿二(41)的一端接触安装在一起；

钢球部件位于行星支架部件的径向外侧，并且，钢球部件的调速钢球(12)安装在摩擦盘锥齿轮一(1)与摩擦盘锥齿轮二(7)轴向之间的位置，调速钢球(12)径向外表面分别与摩擦盘锥齿轮一(1)的摩擦盘一滚动面(39)和摩擦盘锥齿轮二(7)的摩擦盘二滚动面(42)接触安装在一起；所述减速机构装配后固定筒(14)固定不动，调速钢球(12)只有围绕钢球操作轴轴线(43)旋转的一个自由度；操作钢球(13)只有围绕半球一(51)的球心向固定筒(14)轴向左端或者向固定筒(14)轴向右端倾斜的一个自由度；

所述减速机构的摩擦盘锥齿轮二(7)、行星锥齿轮(2)、行星轴(5)、行星支架(6)、摩擦盘锥齿轮一(1)组成锥齿行星齿轮减速器，锥齿行星齿轮减速器的主动件一是摩擦盘锥齿轮一(1)，主动件二是摩擦盘锥齿轮二(7)，从动件是行星支架(6)；锥齿行星齿轮减速器做减速传动；摩擦盘锥齿轮一(1)旋转方向与摩擦盘锥齿轮二(7)旋转方向相反；若摩擦盘锥齿轮一(1)旋转速度与摩擦盘锥齿轮二(7)旋转速度相等，行星锥齿轮(2)围绕行星轴轴线(4)自转，行星支架(6)处于静止状态，输出轴(16)的转速为零；若摩擦盘锥齿轮一(1)旋转速度与摩擦盘锥齿轮二(7)旋转速度不相等，行星锥齿轮(2)在围绕行星轴轴线(4)自转的同时，行星锥齿轮(2)还会围绕输出轴轴线(11)公转，行星锥齿轮(2)驱动行星支架(6)低转速旋转，行星支架(6)旋转速度等于摩擦盘锥齿轮一(1)旋转速度与摩擦盘锥齿轮二(7)旋转速度之差的绝对值；若摩擦盘锥齿轮二(7)旋转速度大于摩擦盘锥齿轮一(1)旋转速度，行星支架(6)旋转方向与摩擦盘锥齿轮二(7)旋转方向相同；若摩擦盘锥齿轮一(1)旋转速度大于摩擦盘锥齿轮二(7)旋转速度，行星支架(6)旋转方向与摩擦盘锥齿轮一(1)旋转方向相同；

钢球部件与摩擦盘锥齿轮二(7)的摩擦盘二以及摩擦盘锥齿轮一(1)的摩擦盘一共同组成一个钢球调速差速发生器，由钢球调速差速发生器驱动锥齿行星齿轮减速器组成所述减速机构；

钢球部件装配后，调速钢球(12)的轴线与钢球操作轴轴线(43)重合，把调速钢球(12)的半球二(54)径向外表面划分经纬度，靠近半球二(54)的定位凸台(55)并远离钢球操作轴轴线(43)的区域是低纬度区域，远离半球二(54)的定位凸台(55)并靠近钢球操作轴轴线(43)的区域是高纬度区域；调速钢球(12)围绕钢球操作轴轴线(43)旋转时，调速钢球(12)的半球二(54)径向外表面不同纬度区域旋转线速度各不相同，半球二(54)径向外表面低纬度区域旋转线速度大于半球二(54)径向外表面高纬度区域旋转线速度；

若钢球部件的钢球操作轴轴线(43)与输出轴垂直线(74)重合时，摩擦盘锥齿轮二(7)的摩擦盘二滚动面(42)与半球二(54)径向外表面滚动接触的纬度等于摩擦盘锥齿轮一(1)的摩擦盘一滚动面(39)与半球二(54)径向外表面滚动接触的纬度，则调速钢球(12)旋转时摩擦盘锥齿轮二(7)旋转速度等于摩擦盘锥齿轮一(1)旋转速度；

若钢球部件的钢球操作轴轴线(43)与输出轴垂直线(74)之间有偏移夹角α时，摩擦盘锥齿轮二(7)的摩擦盘二滚动面(42)与半球二(54)径向外表面滚动接触的纬度小于摩擦盘锥齿轮一(1)的摩擦盘一滚动面(39)与半球二(54)径向外表面滚动接触的纬度，则调速钢球(12)旋转时摩擦盘锥齿轮二(7)旋转速度大于摩擦盘锥齿轮一(1)旋转速度；

若钢球部件的钢球操作轴轴线(43)与输出轴垂直线(74)之间有偏移夹角β时，摩擦盘锥齿轮二(7)的摩擦盘二滚动面(42)与半球二(54)径向外表面滚动接触的纬度大于摩擦盘锥齿轮一(1)的摩擦盘一滚动面(39)与半球二(54)径向外表面滚动接触的纬度，则调速钢球(12)旋转时摩擦盘锥齿轮二(7)旋转速度小于摩擦盘锥齿轮一(1)旋转速度。