[发明专利]行星式锥面摩擦轮减速机及差速机

说明书

本发明是一种关于减速机及差速机、特别是一种关于利用了锥面摩擦轮代替齿轮的行星式锥面摩擦轮减速机及差速机(以下简称减速机)的发明。

减速机，是一种广泛使用于各种动力传动系统的通用型机械。它的作用是改变由原动机或传动链中某一环节的转速及扭矩，通常是将较高的输入轴转速改变为较低的输出轴转速，同时将输入轴的扭矩按减速比放大数倍，以适应被驱动环节对转速及力矩的要求。

从现有的减速机类型来看，目前使用较广泛的主要有平行多轴式圆柱齿轮减速机，圆锥齿轮减速机，涡轮涡杆减速机，少齿差齿轮式减速机，行星齿轮式减速机，摆线针轮减速机，谐波减速机等。这些减速机各有优缺点，其应用范围及工作特性也有所不同。其中，行星齿轮式减速机具有单级速比较小、动态平衡特性好、体积小重量轻、传动效率高等优点，但其缺点是制造精度要求高，在不使用外部强制润滑的条件下不适应高速运转，噪音较大，过载及抗冲击特性不如摆线针轮减速机等。

针对这种现状，本发明的目的旨在提供一种能解决现有行星齿轮减速机主要弱点的行星式锥面摩擦轮减速机。

发明的意图是由下述方法加以实现的：在本发明中，采用了一组锥面形状的行星摩擦轮，该锥面行星摩擦轮中部开有圆柱孔，便于安设行星轮轴承。与行星架输出轴等连接在一起的传扭销则通过所论行星轮轴承，以便把行星轮的公转运动转换为输出轴的自转运动。与此相对应，在本发明中代替(一般行星齿轮传动系中的)太阳齿轮及内齿轮的，分别是一个具有外圆锥面的锥面太阳轮及一个内圆锥面的内锥面轮。这样，当把所论行星架、锥面行星轮、锥面太阳轮、内圆锥面轮组成一体时，其相对位置关系及形状便酷似一个滚锥轴承，如附图一所示。换句话说，在本发明中。以产生在有关接触锥面的摩擦力代替了(在传统行星齿轮减速机中)由齿轮啮合产生的剪切力，实现运动的传递与变换。

各相对运动面之所以作成圆锥面，是因为至少有如下几个主要优点：一是当在锥面太阳轮以及内圆锥面轮(通过数个行星轮)之间施加一个不大的轴向力时，通过锥面的力放大作用，可使各接触锥面之间产生很大的正压力及滑动摩擦力，因为滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力，从而可保证行星轮在作滚动的同时，通过行星架输出足够的扭矩。

采用锥面摩擦轮的另一优点是：当相对运动的诸锥面轮之间由于微滑而引起磨损后，可以对间隙及接触力自动进行补偿，从而保证减速机主要零部件具有很长的工作寿命。

此外，因为锥面行星轮的滚动是连续的，当外力使减速机产生过载及冲击时，不会出现损坏轮齿的现象，即本减速机可具有很大的过载能力及良好的抗冲击性能，同时，不会产生因齿轮啮合而产生的机械噪音。

另一个不容忽视的优点是：由于不存在齿轮的制造和加工，使得复杂的设计及很高的制造精度要求等问题化为乌有。速比的设计远比行星齿轮减速机的设计自由和方便，锥面轮的加工制造也比齿轮的加工制造大为简化，从而可大大降低生产成本。

最后，在采用了设置在减速机内部的速度比例型强制润滑系统(详见后述)后，再配上性能优异的机械密封，则可将依据本发明提出的行星锥面摩擦轮减速机用于输入轴转速为高速或超高速的动力传递系统如燃气轮发动机等场合。

如在结构设计时，使前述内齿轮圈自身产生转动，则可容易地制造出行星锥面摩擦轮差速机来。

为了不使减速机内的润滑油漏出机体外，一般需要在机体与端盖之间设置“O”型圈或密封垫等。这种方法一是成本较贵，二是存在密封材料的老化及受热变质的问题。为此，在本发明中，采用了锥面的密封结构即将壳体与端盖的配合出作成圆锥面。这种方法具有加工及装配简单，密封可靠，耐高温特性强等优点。

不言而喻，在采用行星轮结构的减速机时，保证对各运动摩擦部位的有效润滑，是提高整机寿命、降低噪音及温升的重要措施之一。为解决高速时各运动部位“失油”的问题，在本发明中采用了设置在机内的所谓速度比例型强制润滑系统。该系统的油泵由一个两面均开设有数条等角螺旋槽的泵油板，两个与所论泵油板平面一起构成密封及泵油间隙的平面，一个保证即使改变输入(出)轴转向时仍能使润滑介质从泵油板的外周被压送到中部的单向滚针离合器组成，构成个双面螺旋槽板动压泵。由该动压泵打出的油液，将通过设置在传动轴及行星架上的传扭销的流道，对减速机的太阳轮表面(或其它运动轮表面)及轴承、油封部位等进行定点强制喷射。由于本发明中的油泵输出流量与转速成正比，转速越高时油量越大，与运动摩擦副零件中的润滑要求正好匹配，这是现有其他辅助润滑方式难以做到的。