专利名称：晶体管型通用驱动的制作方法
晶体管型通用驱动技术领域
现在，在机械驱动领域具有各种减速器、增速器以及变速器。
此种通用驱动能够通过将控制轴适当地组合至带有固定支撑点的减速 器而实现。[151带有固定支撑点的减速器，例如是诸如"杠杆型齿轮减速器"(国际专 利申请PCT/KP2005/000005 )和国际专利申请PCT/KP2005/000006的"球 -楔减速器"，并且控制轴能够例如是蜗杆或柱齿轮。[16在根据本发明的晶体管型通用驱动的一实施方式中，示出晶体管型通用 驱动(杠杆齿轮型)，其将蜗杆组合至所述"杠杆齿轮型减速器"的支点 齿轮(固定支撑点)。[17在根据本发明的晶体管型通用驱动的另 一实施方式中，示出晶体管型通 用驱动(球-楔型)，其将蜗杆组合至所述"球-楔型减速器"的引导套(固 定支撑点)。[18I根据本发明，晶体管型通用驱动的特征在于，通过控制轴的旋转方向和 转速提供无级减速或无级增速，假设驱动轴作为晶体管中的发射极，控制 轴作为基极，且从动轴作为集电极。IS机而保证从动轴的止动、左转和右转控制、无级控制、负载适应控制、远 程控制、自动控制以及纳米技术精度。[20在根据本发明的晶体管型通用驱动中，传递至驱动轴的能量不会影响控 制轴而仅仅施加至从动轴，并且传递至控制轴的能量不会影响驱动轴而仅 仅施加至从动轴。也就是说，其具有与晶体管相同的特性。[211所述通用驱动能够以比液压驱动更柔性的特性来运转机械。[22根据机械的负载变化特性，每次当负载变化时，主电动机的负载变化的 脉沖被传递至运转电动机，从而其通过改变减速比而使得主电动机总是在 一定的马力下驱动。[23因此，该特征能够延长电动机的工作寿命。因为运动的快速性能够具有更好的特性。" ''' 、 '
[25为了更全面地理解本发明，现在可以结合附图参考对本发明所作的详细 说明，在所述附图中[26图l是晶体管型通用驱动的原理的示意图。[27图2示出晶体管型通用驱动的结构，其将蜗轮结合至杠杆型齿轮减速器 的支点齿轮。[28图3示出晶体管型通用驱动，其将蜗轮结合至球-楔型减速器的引导套。[29图4示出基于图2和图3的晶体管型通用驱动的减速特性曲线。30图5示出基于图2和图3的晶体管型通用驱动的增速特性曲线。[31图6示出晶体管型通用驱动的合成特性曲线，结合图4和图5。[32]图7是关于用作变速器的晶体管型通用驱动的示意图。[33]图8是关于晶体管型通用驱动的过载适应控制、无级控制和自动控制的 示意图。
具体实施方式
[34]图2示出晶体管型通用驱动的原理的示意图。[35如图1所示，假设驱动轴作为发射极，从动轴作为集电极，并且控制轴 作为晶体管的基极。[36]施加至驱动轴(m, Mj的动力不会影响控制轴，仅仅传递至从动轴 (n2， M2)，并且施加至控制轴(n3， M3)的动力不会影响控制轴，仅仅 传递至从动轴(n2， M2)。这如图l所示的箭头的方向表示。[37考虑马力方面，N』i+N3ri2-N2。[38在此，M是驱动轴的动力，1\3是控制轴的动力，]\2是从动轴的动力。[39并且Tll是驱动轴至从动轴的效率，Tl2是控制轴的效率。40这和晶体管的原理相同。[41也就是说，其示出转速(n2)能够根据控制轴的转速(n3)随意地控制。[421基于此原理，晶体管型通用驱动的要点在于，通用驱动包括诸如驱动、 从动和控制轴的三轴，从而从动轴的转速能够有从动轴的旋转方向和转速 增加和减小。431此种通用驱动能够适当地将控制轴与带有固定支撑点的减速器相结合。[44换句话说，带有固定支撑点的减速器意味着在没有固定支撑点的情况下 不能用于提供减速或增速的减速器。[451带有固定支撑点的减速器例如是诸如杠杆型齿轮减速器(国际专利申请 PCT/KP2005/000005 )和国际专利申请PCT/KP2005/000006的球-楔减速 器，并且控制轴能够例如成为蜗杆或柱齿轮。[46将蜗轮结合至由本发明的申请人先前提交的国际专利申请 PCT/KP2005/000005的"杠杆型减速器"的支点齿轮(固定支撑点)的晶 体管型通用驱动(杠杆齿轮型)，将蜗轮结合至由本发明的申请人先前提 交的国际专利申请PCT/KP2005/000006的"求-楔型减速器"的支点齿轮 (固定支撑点)的晶体管型通用驱动(球-楔型)，在本发明的实施方式中 示出。[47-晶体管型通用驱动(杠杆齿轮型)[48图2示出晶体管型通用驱动的结构，其将蜗杆(控制轴)结合至杠杆型 齿轮减速器的支点齿轮(固定支撑点)，其包括驱动轴(1)、从动轴(2)、 控制轴(3 )、体部(4 )、前盖(5 )、杠杆型齿轮(A、 B )、支点齿轮(C )、 从动轴(D)、蜗轮(E)、以及杠杆齿轮的设置框(H)。[49]杠杆型齿轮(A、 B)固定为在设置框中一体地自由旋转，并且设置框 和驱动轴设置为一体或在驱动轴(1)旋转时一起旋转的正组件( positive assembly )。[50从动齿轮(D)与从动轴固定，能够与之一起旋转，并且能够通过前盖 (5)中的轴承支撑自由地旋转。[51支点齿轮(C )与蜗轮(E )正结合，并且且能够通过驱动轴和(1)和 体部(4 )之间的轴承支撑自由地旋转。 [52在杠杆齿轮(A、 B)中，A由支点齿轮(C)支撑，B根据杠杆原理使 得从动轴(D)旋转。[53蜗轮(E )与和控制轴(3)成一体的蜗杆接合，并且支点齿轮(C )设 置为不由蜗杆旋转。[54支点齿轮(C)能够仅仅随着转动控制轴而旋转。[55]为了齿轮彼此接合，确保自制动，并且能够在根据本发明的通用驱动中 获得大的减速；在如图2所示的内接合情况下，如果(Zc-Za) = (ZD-ZB),则齿轮是 不正确的，如果(ZC-ZA) > (ZD-ZB)或(ZC-ZA) < (Zd-Zb)，则ZA、 ZB、 Zc和Zo是正确的，并且+或-对应于根据杠杆原理的增加值，从而齿轮接合。[56在外接合情况下，如果(ZC+ZA ) > ( ZD+ZB ),则齿轮B和D校正为+ ， 如果与之相反，则齿轮A和C校正为+。57必须检查校正量，从而使得接合之间的距离与由杠杆法则计算的值相对 应。例如，在校正齿轮B和D的情况下，减速比如下i = ZA ( ZD+2《d ) /(Zc ± ZA ) X ( ZB+2 g B-ZA )[58在此，ZA、 ZB、 Zc和Zo是杠杆齿轮A和B、支点齿轮C以及从动齿 轮D的齿数，^d和《b是齿轮B和D的校正系数。在减速器的计算公式中的Zc土ZA的值+属于外接合，值-属于内接合。[59无级减速器的功能[60图2示出的晶体管型通用驱动能够通过控制轴3执行无级减速器的功 能。[61当蜗轮(E)沿与驱动轴(1)相同的方向旋转时，与(E)结合的杠杆 齿轮(C)也沿相同的方向旋转，同时由杠杆导致的驱动轴(2)的齿的旋 转位错减小。[62这样，驱动轴2的转速将根据控制轴3的转速减小。[63蜗杆驱动器的特征在于自制动，因此，驱动器保持自制动的特征，并且 对于减速器的驱动效率没有影响。 [64]此外，当驱动轴l旋转时，施加至支点齿轮(C)的动力使得在相同方 向旋转，所以能够通过低马力的运转电动机而进行蜗轮驱动。[651同时，驱动轴的转速如下n2， = n2-kn3r/min，并且旋转减速比为1=1^/ (n2-kn3)， ih是驱动轴的转速，112是从动轴的转速，113是控制轴转速，k 是放大系数，并且其能够由设计参数和蜗轮减速比确定。[66类似于晶体管，放大率H- (n2-kn3) /ni。晶体管型通用驱动的特征在于与晶体管类似的放大系数放大率，为了增 加无级减速的能力，所述参数能够选择为使得K较大。[67图2的晶体管型通用驱动的减速比特性曲线与图4相同。下面的例子用于考虑特性曲线，指示所述晶体管型通用驱动的无级减速 功能。68当所述晶体管型通用驱动的参数为i = 49, ZA=20， ZB=21， Zc=36， ZD=35， iw=36以及1^ = 1740 r/min时，如果113 = 0， n2， = 35.51，且如果 n3 = 1305， n2， = 0以及如果113 = 2610, n2， = 35.51。[69当绘制特性曲线时，直线l是无级减速的转速，直线2是减速比的变化 曲线。如特性曲线所示，驱动轴的转速(n2，)的变化是线性的，并且减速 比(I)的曲线是非线性的曲线。70通用驱动的停止、左转和右转[71n3 = 0 ~ 1305是通用驱动的从动轴的右转区间，n3 = 1305 ~ 2610是通用 驱动的从动轴的左转区间，当113 = 1305时，从动轴停止。[72此特征对于管理机械是有利的，从而电动机因为不需要左或右旋转，从 而能够延长工作寿命。[73无级增速的功能[74]在图2中，如果控制轴(3)的旋转以与上述旋转方向相反的方式改变， 也就是说，支点齿轮的旋转方向改变，则从动轴的旋转错位增加，从而从 动轴以i殳计的转速增速。[75从动轴的转速为n2， = n2+k n3 r/min，并且旋转增速比为〖=1^/ ( n2+k n3)，放大率H- (n2+kii3)/m。特性曲线与图5所示相同。图5中的曲线 3示出从动轴转速的变化，曲线4示出减速比特性。当其操作用于增速时，在上述设计情况下需要提供精确转速n2，= 55.918367351 r/min时，如果运转电动机以+750 r/min运转，能够提供精 度n2， = 55.918367351 r/min。[81I也就是说，能够提供高达小数点后10—9的精确转速，使得其有利于纳 米科技。[82-晶体管型通用驱动(球-楔型)[83晶体管型通用驱动将蜗杆(控制轴)结合至球-楔型减速器的引导套(固 定支撑点)。[84图3示出所述通用驱动器的结构。85所述通用驱动包括驱动轴(1)、从动轴(2)、控制轴(3)、前盖(4)、 后盖(5)、体部(6)、驱动-楔轮(A)、数个球(B)、引导套(C)、从动 楔轮(D)以及蜗轮(E)。[86驱动-楔轮(A)固定至驱动轴(1 )，并且在驱动轴(1)中，引导套(C ) 由轴承支撑支持从而能够旋转。蜗轮(E)以形状配合固定至引导套(C)， 引导套(C)能够随着驱动轴旋转。与引导套对中。[8刀与控制轴(3)成一体的蜗杆与蜗轮(E)接合，从而引导套(C)能够 无需控制轴(3)旋转。所述球分布在驱动楔(A)、从动楔(D)以及引导 套(C)之间。[88驱动轴(1)由轴承支撑支持，能够在前盖中旋转，从动轴(2)以形状 配合(positively)通过栓盖装配至体部(6)和后盖(5)。[89与驱动轴同轴的固定驱动楔(A)是形成封闭环形的楔轮廓。 [卯I从动楔(D)是形成与从动轴平行的封闭轮廓的数个楔，并且所述数个 球位于从动楔(D)和驱动楔(A)之间。[91引导套(C)沿着所述楔的外周设置，并且在引导套(C)中，用于引 导球的半圆形的横槽形成为平行于比一个所述从动楔大的驱动轴。当所述驱动轴旋转时，从动轴的转速为n2=ni/z并且减速比i=Z。[92无级减速器的功能[93图3示出的晶体管型通用驱动能够通过控制轴(3)执行无级减速器的 功能。[94在图3中，当蜗轮(E)沿与驱动轴相同的方向旋转时，与蜗轮(E) 结合的引导套(C)能够沿相同的方向旋转，所以驱动轴的转速将根据控 制轴3的转速减小。[95I蜗杆驱动器特征在于自制动，并且，驱动器保持自制动的特征，并且对 于减速器的驱动效率没有影响。此外，当驱动轴旋转时，在与驱动轴方向 相同的方向上导致旋转的力施加至引导套(C),所以也能够通过低马力的 运转电动机而进行蜗轮驱动。[96当控制轴(n3，)旋转时，驱动轴的转速如下n2， = n2-k n3 r/min。减速 比为i，-nj ( n2-k n3 )。[97]在此，n3是控制轴转速，k是放大系数，并且放大率为H- U2-kn3) /n,。其能够由设计参数和蜗轮减速比确定。该通用驱动的特征在于与晶体管类似的放大系数k以及放大率H，为了 增加无级减速的能力，所述参数能够选择为使得放大系数k的值较大。[98所述通用驱动的减速特性曲线与图4相同。[99为了说明减速特性曲线，给出下面的例子。根据本发明设计参数，i = 7， Z=7， iw=8以及n广1740。[100]如果113 = 0， n2 = 248.57，以及如果n3 = 2320， n2 = 0，以及如果n3 =4640, n2 = -248.57。在图4的特性曲线中，直线1示出从动轴的转速， 曲线2是减速比的变化曲线。[1011 如特性曲线所示，从动轴的转速变化是线性的，并且减速比的变化 曲线是非线性曲线。
102所述减速器的停止、左转和右转103] n3 = 0~2320是通用驱动的从动轴的右转区间，n3 = 1320~2640是 通用驱动的从动轴的左转区间。当113 = 2320时，从动轴停止。1041 此特征对于机械运行是有利的，电动机因为不需要左右旋转，从而 能够延长工作寿命。105无级增速器的功能1061 如果控制轴(3)的旋转方向改变为与上述旋转方向相反的方向，也 就是说，引导套的旋转方向改变，则所述通用驱动以设计的转速作为运转 作为增速器。107在此，从动轴的转速为n2， = n2+k n3 r/min，并且旋转增速比为i-n^ (n2+k n3 )，放大系数H = ( n2+k n3) /i^。108]特性曲线与图5所示相同。109在图5中，3示出从动轴转速的变化，曲线4示出增速比特性。110如果图4和图5相加，获得晶体管型通用驱动的合成特性曲线，并 在图6中示出。1111 在图6中，l示出减速特性，2示出减速比特性，3示出增速特性， 4示出增速比特性。1121 旋转的精确调节113在需要从动轴的转速n2 = 15.102040821 r/min的情况下，在所述通 用驱动中，设计参数Z二7， i = 7， iw=8以及1^ = 1740 r/min。如果n3选择 为1939.3 r/min,所述通用驱动能够以精度n2， = 40.789267835 r/min运转。114也就是说，能够提供高达小数点后10 — 9的精确转速，使得其有利于 纳米科技发展。:115无级控制变速器:116晶体管型通用驱动能够用在诸如汽车、轿车等的交通工具中，以及 用作诸如加工机床等的各种工业机械中。[117图7示出所述原理的示意图。[118在图7中，l是驱动轴，2是从动轴，3是控制轴，4是控制线路。
119在图7中，驱动电动机或交通工具机构连接至1，车辆的底盘或加 工机床的工作工具连接至2，运转电动机连接至3。120运转电动机通过控制线路4连接至控制设备，从而能够通过所述控 制设备实现所述变速器的无级控制。121能够容易地进行远程控制和自动控制。122过栽适应控制和无级控制。123图8示出晶体管型通用驱动的过载适应控制、无级控制和自动控制 的原理的示意图。124在图8中，1是驱动轴，2是从动轴，3是控制轴，4和5是控制线 路。125驱动电动机连接至2，运转电动机连接至3。126驱动电动机和运转电动机通过控制线路5结合，运转电动机通过控 制线路4连接至控制设备。127所述各种类型的机械设备通常包括运转电动机、驱动电动机。128在此种驱动中，由过载导致的电动机事故不能在不通过人的值守和 控制的情况下避免。129为了避免此种事故，所述驱动能够提供所需的过载适应控制。 1301该目标通过晶体管型通用驱动实现。131] 通过包括诸如图8中的，晶体管型通用驱动能够以比液压驱动更加 柔和的方式操作工作机械，因为电运动快于流体速度并且效率大大高于流 体驱动。132如图8所示，每次工作机械的负载变化时，负载变化的脉沖传递至 运转电动机，然后从动轴的转速根据特性曲线下降，从而驱动电动机总是 在仅仅在固定的马力以下工作。133因此，电动机的工作寿命能够非常长。134在过载运转电动机的速度控制系统中，如果运转电动机在正常负载 状态下运转电动机处在停机状态，并且其开始与运转电动机中的过载力矩 导致的过载马力成比例的速度旋转。[135运转电动机根据计算选择并且其马力大大低于驱动电动机。 [136速度控制能够以幅度-相控制模式进行。[137现在已经描述了本发明的优选实施方式，然而，本领域的普通技术 人员显然会在不脱离其精神的情况下进行改变。因此，本发明的保护范围 仅仅由所附权利要求的范围限制。
权利要求
1. 一种晶体管型通用驱动，其具有驱动轴、从动轴以及控制轴，其特征在于，所述控制轴适于结合至含有固定支撑点的减速器的所述固定支撑点。
2. 如权利要求1所述的晶体管型通用驱动，其特征在于，含有固 定支撑点的所述减速器是杠杆型齿轮减速器或球-楔型减速器，并且所 述控制轴是蜗杆或柱齿轮。
3. 如权利要求1或2所述的晶体管型通用驱动，其特征在于，其 是蜗杆(控制轴)与杠杆型齿轮减速器的支点齿轮(所述固定支撑点) 的适当组合，特别地包括驱动轴(1)、控制轴(2)、从动轴(3)、体部(4)、前盖(5)、杠杆齿轮(A、 B)、支点齿轮(C)、从动轴(D)、蜗轮 (E)、以及用于杠杆齿轮的设置框(H)。
4. 如权利要求3所述的晶体管型通用驱动，其特征在于， 所述支点齿轮(C)设置至自制动蜗轮(E)，从而其不能相对于所述驱动轴旋转，但是能够在必要的情况下旋转，所述齿轮连接为使得杠杆齿轮(A、 B)中的第一齿轮(A)的接合 元件与支点齿轮(C)接合并且第二齿轮(B)的接合元件与从动齿轮 (D)接合，所述杠杆齿轮(A、 B)设置至与驱动轴(1)成一体、并且设置所 述蜗杆轴一_即控制轴的设置框(H)，使得所述蜗轮(E)与所述蜗杆 接合。
5. 如权利要求1或2所迷的晶体管型通用驱动，其特征在于，其 是蜗杆(控制轴)与球-楔型减速器的引导套(所述固定支撑点)的适 当组合，特别地包括驱动轴(1)、从动轴(2)、控制轴(3)、前盖(4)、 后盖(5)、体部(6)、驱动-楔轮(A)、数个球(B)、引导套(C)、从动 楔轮(D)以及蜗轮(E)。
6. 如权利要求5所述的晶体管型通用驱动，其特征在于， 所述引导套(C)设置至自制动蜗轮(E)，从而其不能相对于所述驱动轴旋(1)转，但是能够在必要的情况下旋转， 所述数个球正确地设置在与驱动轴(1)固定的驱动楔(A)、与从 动轴(2)固定的从动楔(D)以及引导套(C)之间，半圆形的引导槽形成为平行于驱动轴(1 )，从而在所述驱动楔(A ) 旋转时所述球能够自由地移动，所述轴承设置在所述体部或盖上，从而驱动轴(1)和从动轴(2) 能够在一轴上运动。
7. 如权利要求1或3或5所述的晶体管型通用驱动，其特征在于， 如果所述控制轴在与驱动轴相同的方向上旋转，所述晶体管型通用驱动 用作无级减速器。
8. 如权利要求1或3或5所述的晶体管型通用驱动，其特征在于， 如果所述控制轴在与驱动轴相反的方向上旋转，所述晶体管型通用驱动 用作无级增速器。
9. 如权利要求1或3或5所述的晶体管型通用驱动，其特征在于， 如果驱动电动机连接至所述控制轴并且运转电动机通过控制线路连接 至控制设备，所述晶体管型通用驱动用作无级变速器。
10. 如权利要求1或3或5所述的晶体管型通用驱动，其特征在于， 如果驱动电动机连接至所述驱动轴，工作部分连接至从动轴，运转电动 机连接至所述控制轴，且所述驱动电动机通过控制线路与所述运转电动 机反馈组合，则所述晶体管型通用驱动用作无级变速器。
全文摘要
本发明涉及晶体管型通用驱动，其如晶体管一样具有三轴，即驱动轴、从动轴以及控制轴，并且能够提供无级减速、无级增速、过载适应控制、自动和远程控制。所述晶体管型通用驱动的结构特征在于所述控制轴适当地组合至含有固定支撑点的减速器的所述固定支撑点。
文档编号F16H1/36GK101213388SQ200680022234
公开日2008年7月2日 申请日期2006年4月28日 优先权日2005年6月20日
发明者太农君, 太永Ii, 金永彻 申请人:太农君