凸轮式电控消隙的齿轮副的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种凸轮式电控消隙的齿轮副，包括齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ和齿轮Ⅲ，齿轮Ⅱ和齿轮Ⅲ同轴并列且均与齿轮Ⅰ啮合，齿轮Ⅱ和齿轮Ⅲ在圆周方向通过凸轮副传动配合；还包括电控消隙系统，电控消隙系统通过凸轮副的轴向相对移动从而驱动齿轮Ⅲ相对于齿轮Ⅱ转动消除与齿轮Ⅰ的啮合侧隙，本发明在需要调整侧隙时，将凸轮副形成轴向相对移动，并利用该轴向移动使齿轮Ⅱ和齿轮Ⅲ构成的双联齿轮发生相对转动而消除与共同啮合的齿轮Ⅰ之间的侧隙，从而能够实时消除或减小齿侧隙及回差，成本较低，结构简单，占用空间小，降低驱动能源，减小换向中的传动误差，使操作和控制更为简单和快速，可控性以及精度较高，适合于对于精度要求较高的场合。
【专利说明】凸轮式电控消隙的齿轮副
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种齿轮啮合副，特别涉及一种用于电控机械外力进行消隙的变齿厚齿轮啮合副。
【背景技术】
[0002]齿轮传动用于两轴之间运动和力的传递，与其他机械传动方式相比较，齿轮传动运动平稳、结构紧凑、噪声较小、传动效率也比较高，在各种机器和仪器中都有着广泛的应用。
[0003]随着科学技术及生产技术的发展，以及人们对各种产品的高品质要求，特别是精密传动的发展中，对传动精度和齿侧间隙的调节和控制提出越来越高的要求。
[0004]齿轮传动影响精度的主要是侧隙，而实现侧隙调整或者消除的方法较多，但均存在结构和装配比较复杂，仅实用于小功率的系统，往往只能消除一定的常值回差的缺点；其中双电机驱动的双传动链消隙法和辅助力矩电机加载法两种方式引入了电机进行调隙，调隙效果相对比较理想，但存在占用空间大和浪费驱动能源的缺点，且成本较高，对控制系统的要求也比较高，对控制的同步性要求很高，且增加了驱动能源。
[0005]因此，需要一种齿轮啮合副的调隙方式，能够实时消除或减小齿侧隙及回差，成本较低，结构简单，占用空间小，降低驱动能源，减小换向中的传动误差，使操作和控制更为简单和快速。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的提供一种凸轮式电控消隙的齿轮副，能够实时消除或减小齿侧隙及回差，成本较低，结构简单，占用空间小，降低驱动能源，减小换向中的传动误差，使操作和控制更为简单和快速。
[0007]本发明的凸轮式电控消隙的齿轮副，包括齿轮1、齿轮II和齿轮III，所述齿轮II和齿轮III同轴并列且均与齿轮I啮合，所述齿轮II和齿轮III之间具有圆周方向相对转动的自由度；所述齿轮II和齿轮III在圆周方向通过凸轮副传动配合；
[0008]还包括电控消隙系统，所述电控消隙系统通过凸轮副的轴向相对移动从而驱动齿轮III相对于齿轮II转动消除与齿轮I的啮合侧隙。
[0009]进一步，所述凸轮副为螺旋凸轮副，包括螺旋凸轮槽、直槽和同时啮合于螺旋凸轮槽及直槽的啮合件，所述螺旋凸轮槽和直槽分别对应设于齿轮II和齿轮III，或者，分别对应设于齿轮III和齿轮II ；
[0010]电控消隙系统包括用于驱动啮合件轴向移动的驱动组件；
[0011]进一步，所述齿轮II沿轴向设有台阶轴，所述齿轮III转动配合于台阶轴，所述螺旋凸轮槽和直槽分别对应设于齿轮II的台阶轴外圆和齿轮III用于与台阶轴配合的内圆，或者，分别对应设于齿轮III用于与台阶轴配合的内圆和齿轮II的台阶轴外圆；
[0012]进一步，所述齿轮1、齿轮II和齿轮III均为外齿轮，所述驱动组件包括保持套和推盘，所述保持套位于齿轮III与台阶轴之间且所述啮合件被轴向驱动的嵌合于保持套，所述推盘与保持套在圆周方向转动配合并用于轴向推动保持套。
[0013]进一步，所述保持套为T形套，T形套的大头端面与推盘在圆周方向通过平面滚动轴承转动配合；
[0014]进一步，所述齿轮II和齿轮III均为内齿轮，所述驱动组件包括保持架和推盘，所述保持架位于齿轮III与台阶轴之间且所述啮合件被轴向驱动的嵌合于保持架，所述推盘与保持架在圆周方向转动配合并用于轴向推动保持架；所述驱动组件至少为两组沿圆周方向均匀布置；
[0015]进一步，所述保持架一体成型设有端面板，该端面板与推盘在圆周方向通过滚动体转动配合；
[0016]进一步，所述电控消隙系统包括驱动电机和滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构的螺母与推盘固定连接，所述滚珠丝杠机构的丝杠与驱动电机驱动连接；
[0017]进一步，所述电控消隙系统还包括用于控制驱动电机的控制单元和用于采集啮合件的轴向驱动力数据并将该驱动力数据传递至控制单元的力传感器；
[0018]进一步，所述滚珠丝杠机构的螺母由推盘同轴一体成形的轴颈形成，所述啮合件为滚动体。
[0019]本发明的有益效果:本发明的凸轮式电控消隙的齿轮副，采用具有一定圆周方向相对转动的双联齿轮的结构，并采用凸轮传动结构作为驱动源，在需要调整侧隙时，将凸轮副形成轴向相对移动，也就是形成凸轮副的部件之间形成轴向相对移动，并利用该轴向移动使齿轮II和齿轮III构成的双联齿轮发生相对转动而消除与共同啮合的齿轮I之间的侧隙，从而能够实时消除或减小齿侧隙及回差，成本较低，结构简单，占用空间小，降低驱动能源，减小换向中的传动误差，使操作和控制更为简单和快速，可控性以及精度较高，适合于对于精度要求较高的场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0021]图1为本发明第一种实施例结构原理图；
[0022]图2为本发明第二种实施例结构原理图。
【具体实施方式】
[0023]图1为本发明第一种实施例结构原理图，如图所示:本实施例的凸轮式电控消隙的齿轮副，包括齿轮I 1、齿轮II 2和齿轮III 3，所述齿轮II 2和齿轮III 3同轴并列且均与齿轮I I啮合构成双联齿轮结构，所述齿轮II 2和齿轮III 3之间具有圆周方向相对转动的自由度；所述齿轮II 2和齿轮III 3在圆周方向通过凸轮副传动配合；凸轮副即凸轮构成的啮合副，包括端面凸轮或者螺旋配合的凸轮副；
[0024]还包括电控消隙系统，所述电控消隙系统通过凸轮副的轴向相对移动从而驱动齿轮III 3相对于齿轮II 2转动消除与齿轮I I的啮合侧隙；凸轮副的轴向相对移动指的是形成凸轮副的部件之间相对轴向移动，通过该轴向移动形成凸轮副部件之间的圆周向分力，驱动凸轮副部件之间相对转动，从而带动齿轮II 2和齿轮III 3之间相对转动而消除侧隙。
[0025]本实施例中，所述凸轮副为螺旋凸轮副，包括螺旋凸轮槽10、直槽11和同时啮合于螺旋凸轮槽10及直槽11的啮合件9，本实施例所述螺旋凸轮槽10和直槽11分别对应设于齿轮II 2和齿轮III 3，当啮合件9被驱动轴向移动时，会驱动齿轮II 2产生圆周方向的转动，从而消除侧隙；当然，螺旋凸轮槽10和直槽11也可以分别对应设于齿轮III 3和齿轮II 2，当啮合件9被驱动轴向移动时，会驱动齿轮III3产生圆周方向的转动，从而消除侧隙；当然，螺旋凸轮槽10和直槽11也可以设置于与齿轮III 3和齿轮II 2在圆周方向固定连接的部件上，比如传动轴之类的部件，起到的作用相同，在此不再赘述。
[0026]电控消隙系统包括用于驱动啮合件9轴向移动的驱动组件，能够被驱动轴向移动并带动啮合件9轴向移动，从而实现上述目的。
[0027]本实施例中，所述齿轮II 2沿轴向设有台阶轴12，所述齿轮III3转动配合于台阶轴12，所述螺旋凸轮槽10和直槽11分别对应设于齿轮II 2的台阶轴12外圆和齿轮III 3用于与台阶轴12配合的内圆，使得齿轮II 2和齿轮III 3的结构更为紧凑，使二者具有限位联系，具有较强的整体性和稳定性，适合精度较高的场合；当然，螺旋凸轮槽10和直槽11也可分别对应设于齿轮III 3用于与台阶轴12配合的内圆和齿轮II 2的台阶轴12外圆，起到的作用相同，在此不再赘述。
[0028]如图所示，齿轮III 3和齿轮II 2之间设有弹性件，该弹性件向齿轮III 3施加轴向力，用于与齿轮III3被螺旋凸轮槽10施加的轴向力相抵，保证整体结构的稳定性，在此不再赘述。
[0029]本实施例中，所述齿轮I 1、齿轮II 2和齿轮III3均为外齿轮，所述驱动组件包括保持套15和推盘14，所述保持套15位于齿轮III 3与台阶轴12之间且所述啮合件9被轴向驱动的嵌合于保持套15，也就是保持套15上具有用于嵌合啮合件9的径向通孔；所述推盘14与保持套15在圆周方向转动配合并用于轴向推动保持套15 ;本结构中，采用保持套15的驱动结构，利于保证齿轮II 2和齿轮III 3的配合精度，并保证螺旋凸轮副本身的紧凑性。
[0030]本实施例中，所述保持套15为T形套，T形套的大头端面与推盘14在圆周方向通过平面滚动轴承13转动配合，使得所有转动副之间相对转动顺畅，保持平稳性，从而保证调隙精度。
[0031]当然，由图2所示，所述齿轮II 2’和齿轮1113’可均为内齿轮，齿轮I I’为与齿轮II 2’和齿轮III 3’啮合的外齿轮，所述驱动组件包括保持架15’和推盘14’，所述保持架15’位于齿轮III3与台阶轴12’之间且所述啮合件9’被轴向驱动的嵌合于保持架15’，所述推盘14’与保持架15’在圆周方向转动配合并用于轴向推动保持架15’ ；所述驱动组件至少为两组沿圆周方向均匀布置，实现均匀的驱动，保证平稳性和高精度调隙；此时，齿轮
II2’的台阶轴12’为内台阶轴套，所述齿轮III 3’转动配合内套于该内台阶轴套，内台阶轴套即为径向向外扩径的轴套结构，齿轮III 3’位于该内台阶轴套内，具有较好的整体性和隐蔽性；如图2所示的实施例中，所述保持架15’ 一体成型设有端面板，该端面板与推盘14’在圆周方向通过滚动体13’转动配合，消除滑动摩擦，保证相对运动的顺畅；当齿轮II 2’和齿轮III 3’固定时，推盘14’可为较小的结构；如果齿轮II 2’和齿轮III 3’为转动件，则保持架15’的端部为一较大环形圆盘，并设有较大的滚动体13’构成的平面轴承与推盘14’相配合，保持架15’的端部以满足保持架能够在圆周方向转动，而驱动电机可以为多个沿圆周方向均部，在此不再赘述。同理，如图所示，齿轮III 3’和齿轮II 2’之间设有弹性件，该弹性件向齿轮III 3’施加轴向力，用于与齿轮III 3’被直槽11’、啮合件9’和螺旋凸轮槽10’构成的凸轮副施加的轴向力相抵，保证整体结构的稳定性，在此不再赘述。
[0032]本实施例中，所述电控消隙系统包括驱动电机4和滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构的螺母8与推盘14或14’固定连接，所述滚珠丝杠机构的丝杠7与驱动电机4驱动连接；驱动电机4可采用伺服电机，需配有减速器，在此不再赘述，伺服电机驱动可以保证驱动的可控性较好，从而提高精度。
[0033]本实施例中，所述电控消隙系统还包括用于控制驱动电机的控制单元5和用于采集啮合件9或9’的轴向驱动力数据并将该驱动力数据传递至控制单元5的力传感器6 ;控制单元5是用于对驱动电机4根据调整侧隙的需要提供电源并开闭的单元，一般应包括用于接收信号并根据该信号向驱动电机的中央处理器和外围电路，在此不再赘述；力传感器6 一般设置于推盘14或14’，能够采集轴向力，并且线路布置也显得容易；正常传动时，力传感器传出正常的数值范围，控制器不发出命令信号，侧隙出现而影响高精度传动时，力传感器受力消失或减小到正常数值范围以外，此时控制器根据力传感器的数据信号的变化发出控制命令，使驱动电机转动，驱动啮合件9轴向移动并根据侧隙的大小而调整，保证精度。
[0034]本实施例中，所述滚珠丝杠机构的螺母8由推盘14同轴一体成形的轴颈形成，结构紧凑，并提高传动精度；所述啮合件9为滚动体，保证轴向驱动的顺畅性，减小能耗，并保证较高的精度；可以是滚柱或滚珠，采用滚珠则螺旋凸轮槽以及直槽的横截面则为弧形，以保证驱动时的精确性。
[0035]而对于齿轮II 2’和齿轮III 3’均为内齿轮的情况，滚珠丝杠机构的螺母8由推盘14’ 一体成形即可，并不必然同轴，当然，可根据需要设置成同轴驱动，在此不再赘述。
[0036]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:包括齿轮1、齿轮II和齿轮III，所述齿轮II和齿轮III同轴并列且均与齿轮I啮合，所述齿轮II和齿轮III之间具有圆周方向相对转动的自由度；所述齿轮II和齿轮III在圆周方向通过凸轮副传动配合； 还包括电控消隙系统，所述电控消隙系统通过凸轮副的轴向相对移动从而驱动齿轮III相对于齿轮II转动消除与齿轮I的啮合侧隙。
2.根据权利要求1所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述凸轮副为螺旋凸轮副，包括螺旋凸轮槽、直槽和同时啮合于螺旋凸轮槽及直槽的啮合件，所述螺旋凸轮槽和直槽分别对应设于齿轮II和齿轮III，或者，分别对应设于齿轮III和齿轮II ； 电控消隙系统包括用于驱动啮合件轴向移动的驱动组件。
3.根据权利要求2所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述齿轮II沿轴向设有台阶轴，所述齿轮III转动配合于台阶轴，所述螺旋凸轮槽和直槽分别对应设于齿轮II的台阶轴外圆和齿轮III用于与台阶轴配合的内圆，或者，分别对应设于齿轮III用于与台阶轴配合的内圆和齿轮II的台阶轴外圆。
4.根据权利要求3所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述齿轮1、齿轮II和齿轮III均为外齿轮，所述驱动组件包括保持套和推盘，所述保持套位于齿轮III与台阶轴之间且所述啮合件被轴向驱动的嵌合于保持套，所述推盘与保持套在圆周方向转动配合并用于轴向推动保持套。
5.根据权利要求4所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述保持套为T形套，T形套的大头端面与推盘在圆周方向通过平面滚动轴承转动配合。
6.根据权利要求3所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述齿轮II和齿轮III均为内齿轮，所述驱动组件包括保持架和推盘，所述保持架位于齿轮III与台阶轴之间且所述啮合件被轴向驱动的嵌合于保持架，所述推盘与保持架在圆周方向转动配合并用于轴向推动保持架；所述驱动组件至少为两组沿圆周方向均匀布置。
7.根据权利要求6所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述保持架一体成型设有端面板，该端面板与推盘在圆周方向通过滚动体转动配合。
8.根据权利要求4至7任一权利要求所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述电控消隙系统包括驱动电机和滚珠丝杠机构，所述滚珠丝杠机构的螺母与推盘固定连接，所述滚珠丝杠机构的丝杠与驱动电机驱动连接。
9.根据权利要求8所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述电控消隙系统还包括用于控制驱动电机的控制单元和用于采集啮合件的轴向驱动力数据并将该驱动力数据传递至控制单元的力传感器。
10.根据权利要求8所述的凸轮式电控消隙的齿轮副，其特征在于:所述滚珠丝杠机构的螺母由推盘同轴一体成形的轴颈形成，所述啮合件为滚动体。
【文档编号】F16H37/12GK104132113SQ201410373078
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】王光建, 喻立, 邹帅东, 陈林 申请人:重庆大学