专利名称：两段差速式行星齿轮系驱动器的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种两段差速式行星齿轮系驱动器，尤指一种具有高度弹性减速比及高传动效率的两段差速式行星齿轮系驱动器。
背景技术：
当阀电动驱动器的动力失效时，因安全理由而需要依赖手动操作加以开关，一种使用如美国公告号第4474078号及第4546671号专利案的离合器方式用以任选连结手动或马达操作，并连结驱动减速齿轮以作正逆转输出。其中美国公告号第4474078号专利案的传统离合器与手轮驱动机构或马达驱动机构相接合均为手动切换；美国公告号第4546671号专利案的传统手电动阀驱动器为维持长期使用的可靠度，且驱动齿轮装置为能抵抗高扭力，只能以高减速比低速方式传动。
另一种阀电动驱动器，如美国公告号第4261224号、第4754949号、第4994001号及第6129337号等专利案的无离合器手马达同步操作方式，结合行星齿轮减速机构作正逆转输出，而无离合器驱动器则需使用差齿或蜗杆蜗轮等方式以止逆。其中美国公告号第4261224号专利案的存在问题为高速操作与精确调整开关位置难以兼得；美国公告号第4754949号专利案的传统阀驱动器需要多个减速齿轮以达到适当的减速比，且需要昂贵的煞车装置以避免阀室内反推压力所造成的驱动器位置移动；美国公告号第4994001号专利案的传统离合器装置只能选择手动或马达驱动，无法手电动同步双操作或有些离合器只能提供单向传动，容易产生逆驱动的状况；美国公告号第6129337号专利案的传统双蜗轮蜗杆减速装置，由于使用滑动摩擦方式传动，而导致传动效率低，且因偏心转动之故，所以容易产生震动及噪音。
一种扭力限制开关，如美国公告号第4261224号、第4474078号及第6003837号等专利案的盘型弹簧预压推抵机构与驱动限制开关元件以关断马达。其中美国公告号第6003837号专利案的传统预压缩双边弹簧式扭力限制开关，蜗杆移动及扭力凸轮驱动感应器或开关结构较为复杂，且凸轮及感应器的结构复杂而安装困难，开关的扭力限制大小不易调整。
另一种使用如美国公告号第6289749号专利案的压拉压电材料方式经惠斯顿电桥电路计算得压力及扭力，当超过设定扭力时即关断马达。
请参阅图9，显示公知阀驱动器的立体图。该阀驱动器的设计为双蜗杆蜗轮结构，第一蜗杆91与第一蜗轮92啮合，而第二蜗杆93与该第一蜗轮92同轴旋转，而第二蜗杆93与第二蜗轮94啮合。
上述公知技术中的缺点包含1.以离合器式驱动器所设计的主体结构通常较为复杂，且制造价格高，离合器的零组件多使得组装维修不易，另外得将离合器调整至手动模式后才可手动操作。
2.离合器式驱动器设计为双蜗杆蜗轮结构，使用滑动摩擦方式驱动，马达传动效率差，且会因传动的扭力加大而效率更低且齿隙磨耗大。
3.上述无离合器驱动器专利的行星减速机构减速比或单蜗杆蜗轮其减速比不大，因此需在马达驱动减速机构的前后再增加减速机构，加大减速比以适用于四分之一转(Quarter-turn)阀驱动器，否则只能应用于多转式(Multi-turn)阀驱动器；另外若是增加减速机构即会增加累计齿隙。
4.美国公告号第4754949号及第6129337号专利案的差齿式行星齿轮机构，因为该行星齿轮机构齿隙大，故无法适用于比例式阀驱动器，且后者因偏心转动之故，所以容易产生震动及噪音。
5.美国公告号第4994001号专利案的差动式蜗杆行星齿轮阀驱动器，其马达驱动单蜗杆蜗轮结构的传动效率差。
而行星齿轮阀驱动器的齿轮如何加工热处理以达最大扭力值，并维持齿形精度以维持高传动效率、如何维系齿轮支撑轴承(培林，bearing)的稳固性以增高传动效率及设计最佳化以符合最小体积重量而达成产品规格需求将是解决问题的重点所在。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种两段差速式行星齿轮系驱动器，该行星齿轮系驱动器具有高度弹性减速比以适用于1/4旋转阀驱动器及多转阀驱动器。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种两段差速式行星齿轮系驱动器，该行星齿轮系驱动器可减少齿轮对数目而降低累积的齿隙公差，更可增进该驱动器角度显示精度以适用于比例式1/4旋转控制阀驱动器。
本发明要解决的又一技术问题是提供一种两段差速式行星齿轮系驱动器，该行星齿轮系驱动器具有良好传动效率的行星齿轮系结构以运用最小马达动力及最小机槭结构而达最佳化设计，并减少齿轮磨耗以延长机械寿命。
本发明要解决的再一技术问题是提供一种两段差速式行星齿轮系驱动器，该行星齿轮系驱动器为一无离合器的手自动同步操作的行星齿轮系结构，以达到组装简单及维修容易。
本发明要解决的再一技术问题是提供一种两段差速式行星齿轮系驱动器，该行星齿轮系驱动器具有震动及噪音皆小的对称性行星齿轮系结构。
本发明要解决的再一技术问题是提供一种两段差速式行星齿轮系驱动器，该行星齿轮系驱动器可于自动模式切换至手动模式，而无须经过离合器的搭配。
本发明要解决的再一技术问题是提供一种两段差速式行星齿轮系驱动器，该行星齿轮系驱动器具有止逆作用。
为此，本发明提出一种两段差速式行星齿轮系驱动器，包含第一段行星齿轮组，包含一固定元件、一驱动元件、第一行星齿轮元件与第一太阳齿轮元件，且前述固定元件的外环具有一蜗轮装置；以及第二段行星齿轮组，包含第二太阳齿轮元件、第二行星齿轮元件与一被动元件；其中前述第一段行星齿轮组的第一太阳齿轮元件与第二段行星齿轮组的第二太阳齿轮元件分别以上下的相对位置而构成一塔齿轮。
本发明还提出另一种两段差速式行星齿轮系驱动器，包含第一段行星齿轮组，包含一固定元件、一驱动元件、第一行星齿轮元件与第一太阳齿轮元件，且前述驱动元件的外环具有一蜗轮装置；以及第二段行星齿轮组，包含第二太阳齿轮元件、第二行星齿轮元件与一被动元件；其中前述第一段行星齿轮组的第一太阳齿轮元件与第二段行星齿轮组的第二太阳齿轮元件分别以上下的相对位置而构成一塔齿轮。
本发明的特点和优点是本发明两段差远式行星齿轮系驱动器，包含第一段行星齿轮组以及第二段行星齿轮组，其中该第一段行星齿轮组包含一固定元件、一驱动元件、第一被动元件及第二被动元件，该第二段行星齿轮组包含第一驱动元件、第二驱动元件及一被动元件，且该第一段行星齿轮组的第一、第二被动元件与该第二段行星齿轮组的第一、第二驱动元件相连接。本发明为一具有高度弹性减速比且无离合器的手自动同步操作的装置，该装置的输出轴具有止逆功能且减速传动效率高，以适用于1/4转式或多转式驱动器等产品。
根据本发明较佳实施例所实施的两段差速式行星齿轮系驱动器，其优点列举如下1.无离合器，可手动、自动双输入，操作方便。
2.手动、自动双输入动力，具有单向传动止逆功能。
3.超高传动效率，以达成高扭力低能量损耗。
4.较小马达即能到达预定扭力，产品体积小而重量轻。
5.齿轮使用标准齿形，加工简单组装容易。
6.机电分离密闭，具有防潮防水、防尘、防爆及防火等功能。
图1为本发明实施例一的两段差速式行星齿轮系驱动器的立体图。
图2为沿图1中的A-A线的剖面图。
图3为本发明实施例二的两段差速式行星齿轮系驱动器的立体图。
图4为图3中线B-B的剖面图。
图5为本发明实施例三的两段差速式行星齿轮系驱动器的立体图。
图6为图5中线C-C的剖面图。
图7为本发明实施例四的两段差速式行星齿轮系驱动器的立体图。
图8为图7中线D-D的剖面图。
图9为公知阀驱动器的立体图。
附图标号说明1、2、3、4、两段差速式行星齿轮系驱动器 11、55、手轮12、54、蜗杆 13、43、固定环状元件 14、43、旋臂驱动元件15、35、上行星齿轮组被动元件6、36、上太阳齿轮被动元件17、37、下太阳齿轮驱动元件 18、38、下行星齿轮组驱动元件19、39、被动环状元件 20、50、蜗轮 21、51、上内齿轮装置23、33、驱动环状元件 24、34、旋臂固定元件 52、e齿轮装置53、正齿轮60、61、输出轴 91、第一蜗杆92、第一蜗轮 93、第二蜗杆 94、第二蜗轮具体实施方式
虽然本发明将参阅含有本发明较佳实施例的附图予以充份描述，但在此描述之前应了解熟悉本行的人士可修改在本文中所描述的发明，同时获致本发明的功效。因此，须了解以下的描述对熟悉本行技艺的人士而言为一广泛的揭示，且其内容不在于限制本发明。
本发明的两段差速式行星齿轮系驱动器(Two-stage differential planetarygear chain actuator)，包含第一段行星齿轮组以及第二段行星齿轮组，该第一段行星齿轮组包含有一固定元件、一驱动元件、第一被动元件及第二被动元件，第二段行星齿轮组包含有第一驱动元件、第二驱动元件及一被动元件，且第一段行星齿轮组第一、第二被动元件与第二段行星齿轮组第一、第二驱动元件相连接。
本发明的两段差速式行星齿轮系驱动器较佳是以行星齿轮组减速比低以及行星齿轮组减速比高的两种实施例，以下配合
四种较佳具体实施例。
实施例1行星齿轮组减速比低以适用于多转式阀驱动器(本实施例为经由手轮输入一动力)请参阅图1，显示本发明实施例一的一两段差速式行星齿轮系驱动器的立体图，图2为图1中线A-A的剖面图。本实施例的两段差速式行星齿轮系驱动器1，包含一手轮11、第一段行星齿轮组、第二段行星齿轮组以及一蜗杆12，该手轮11锁固连接于该第一段行星齿轮组的旋臂驱动元件14，该第一段行星齿轮组包含有一固定环状元件13，一旋臂驱动元件14、上行星齿轮组被动元件15与上太阳齿轮被动元件16，第二段行星齿轮组包含有下太阳齿轮驱动元件17、下行星齿轮组驱动元件18与一被动环状元件19。
该第一段行星齿轮组的固定环状元件13的外环具有一蜗轮20以连接该蜗杆12，且该固定环状元件13的内环具有上内齿轮装置21以啮合该上行星齿轮组被动元件15，该上行星齿轮组被动元件15固定在该旋臂驱动元件14某等距圆周上而与该上太阳齿轮被动元件16啮合，而该上太阳齿轮被动元件16位于该旋臂驱动元件14中心轴的周围且与该第二段行星齿轮组的下太阳齿轮驱动元件17为同轴旋转(该上太阳齿轮被动元件16与该下太阳齿轮驱动元件17分别以上下的相对位置而构成一塔齿轮)；该下太阳齿轮驱动元件17与该下行星齿轮组驱动元件18啮合，且该下行星齿轮组驱动元件18固定在该旋臂驱动元件14某等距圆周上而与该被动环状元件19啮合。
当转动该手轮11以输入一动力，且该固定环状元件13固定时，该手轮11带动该旋臂驱动元件14旋转，使该上行星齿轮组被动元件15连带作旋转运动，而与该上行星齿轮组被动元件15啮合的上太阳齿轮被动元件16也进而作与该上行星齿轮组被动元件15相反方向的旋转运动。该上太阳齿轮被动元件16与该下太阳齿轮驱动元件17同轴旋转，使该下行星齿轮组驱动元件18作与该下太阳齿轮驱动元件17相反方向的旋转运动，而该下行星齿轮组驱动元件18亦带动该被动环状元件19作旋转运动，该被动环状元件19连接一输出轴60以驱动某阀装置。
实施例2行星齿轮组减速比低以适用于多转式阀驱动器(本实施例为经由马达输入一动力)请参阅图3，显示本发明实施例二的两段差速式行星齿轮系驱动器的立体图，图4为沿图3中的线B-B的剖面图。本实施例的两段差速式行星齿轮系驱动器2，包含一手轮11、第一段行星齿轮组、第二段行星齿轮组以及一蜗杆12，该手轮11锁固连接于该第一段行星齿轮组的旋臂固定元件24，该第一段行星齿轮组包含有一旋臂固定元件24，一驱动环状元件23、上行星齿轮组被动元件15与上太阳齿轮被动元件16，第二段行星齿轮组包含有下太阳齿轮驱动元件17、下行星齿轮组驱动元件18与一被动环状元件19。
该第一段行星齿轮组的驱动环状元件23的外环具有一蜗轮20以连接该蜗杆12，且该驱动环状元件13的内环具有上内齿轮装置21以啮合该上行星齿轮组被动元件15，该上行星齿轮组被动元件15固定在该旋臂固定元件24某等距圆周上而与该上太阳齿轮被动元件16啮合，而该上太阳齿轮被动元件16位于该旋臂固定元件24中心轴的周围且与该第二段行星齿轮组的下太阳齿轮驱动元件17同轴旋转(该上太阳齿轮被动元件16与该下太阳齿轮驱动元件17分别以上下的相对位置而构成一塔齿轮)；该下太阳齿轮驱动元件17与该下行星齿轮组驱动元件18啮合，且该下行星齿轮组驱动元件18固定在该旋臂固定元件24某等距圆周上而与该被动环状元件19啮合。
当经由马达(图未示)输入一动力而转动该蜗杆12，且该旋臂固定元件24固定时，该蜗杆12带动该驱动环状元件23旋转，使该上行星齿轮组被动元件15连带作旋转运动，而与该上行星齿轮组被动元件15啮合的上太阳齿轮被动元件16也进而作与该上行星齿轮组被动元件15相反方向的旋转运动。该上太阳齿轮被动元件16与该下太阳齿轮驱动元件17同轴旋转，使该下行星齿轮组驱动元件18作与该下太阳齿轮驱动元件17相反方向的旋转运动，而该下行星齿轮组驱动元件18亦带动该被动环状元件19作旋转运动，该被动环状元件19连接一输出轴60以驱动某阀装置。
有别于实施例1、2的另一实施方式是由手轮及马达同步双输入动力，使第一段行星齿轮组的固定元件与驱动元件皆作旋转运动，而该第一段行星齿轮组的固定元件与驱动元件的旋转速度差使上行星齿轮组被动元件旋转，与该上行星齿轮组被动元件啮合的上太阳齿轮被动元件也进而作与该上行星齿轮组被动元件相反方向的旋转运动。该上太阳齿轮被动元件与下太阳齿轮驱动元件同轴旋转，使该下行星齿轮组驱动元件作与该下太阳齿轮驱动元件相反方向的旋转运动，而该下行星齿轮组驱动元件亦带动该被动环状元件作旋转运动，该被动环状元件连接一输出轴以驱动某阀装置。
实施例3行星齿轮组减速比高以适用于1/4转式阀驱动器(本实施例为经由手轮输入一动力)请参阅图5，显示本发明实施例三的两段差速式行星齿轮系驱动器的立体图，图6为沿图5的线C-C的剖面图(省略正齿轮53、蜗杆54及手轮55)。本实施例的两段差速式行星齿轮系驱动器3，包含一正齿轮53、第一段行星齿轮组、第二段行星齿轮组以及一手轮55，该第一段行星齿轮组包含有一旋臂固定元件34，一驱动环状元件33、上行星齿轮组被动元件35与上太阳齿轮被动元件36，第二段行星齿轮组包含有下太阳齿轮驱动元件37、下行星齿轮组驱动元件38与一被动环状元件39。
该第一段行星齿轮组的驱动环状元件33的外环具有一蜗轮50与一蜗杆54及一手轮55相连接，且该驱动环状元件33的内环具有上内齿轮装置51以啮合该上行星齿轮组被动元件35，该上行星齿轮组被动元件35固定在该旋臂固定元件34某等距圆周上而与该上太阳齿轮被动元件36啮合，而该上太阳齿轮被动元件36位于该旋臂固定元件34中心轴的周围且与该第二段行星齿轮组的下太阳齿轮驱动元件37同轴旋转(该上太阳齿轮被动元件36与该下太阳齿轮驱动元件37分别以上下的相对位置而构成一塔齿轮)；下太阳齿轮驱动元件37与该下行星齿轮组驱动元件38啮合，且该下行星齿轮组驱动元件38固定在该旋臂驱动元件34某等距圆周上而与该被动环状元件39啮合。
当转动该手轮55以输入一动力，且该旋臂固定元件34经由一正齿轮装置52及一正齿轮53连接一马达(图未示)而固定时，该手轮55与该蜗杆54相接以驱动该蜗轮50，使该上行星齿轮组被动元件35连带作旋转运动，而与该上行星齿轮组被动元件35啮合的上太阳齿轮被动元件36也进而作与该上行星齿轮组被动元件35相反方向的旋转运动。该上太阳齿轮被动元件36与该下太阳齿轮驱动元件37同轴旋转，使该下行星齿轮组驱动元件38作与该下太阳齿轮驱动元件37相反方向的旋转运动，而该下行星齿轮组驱动元件38亦带动该被动环状元件39作旋转运动，该被动环状元件39连接一输出轴61以驱动某阀装置。
实施例4行星齿轮组减速比高以适用于1/4转式阀驱动器(本实施例为经由马达输入一动力)请参阅图7，显示本发明实施例四的两段差速式行星齿轮系驱动器的立体图，图8为沿图7线D-D的剖面图(省略正齿轮53、蜗杆54及手轮55)。本实施例的两段差速式行星齿轮系驱动器4，包含一正齿轮53、第一段行星齿轮组、第二段行星齿轮组以及一手轮55，该第一段行星齿轮组包含有一旋臂驱动元件44，一固定环状元件43、上行星齿轮组被动元件35与上太阳齿轮被动元件36，第二段行星齿轮组包含有下太阳齿轮驱动元件37、下行星齿轮组驱动元件38与一被动环状元件39。
该第一段行星齿轮组的旋臂驱动元件44的外环具有一正齿轮装置52与该正齿轮53及一马达相连接(图未示)，且该固定环状元件43的内环具有上内齿轮装置51以啮合该上行星齿轮组被动元件35，该上行星齿轮组被动元件35固定在该旋臂驱动元件44某等距圆周上而与该上太阳齿轮被动元件36啮合，而该上太阳齿轮被动元件36位于该旋臂驱动元件44中心轴的周围且与该第二段行星齿轮组的下太阳齿轮驱动元件37同轴旋转(该上太阳齿轮被动元件36与该下太阳齿轮驱动元件37分别以上下的相对位置而构成一塔齿轮)，该下太阳齿轮驱动元件37与该下行星齿轮组驱动元件38啮合，且该下行星齿轮组驱动元件38固定在该旋臂驱动元件44某等距圆周上而与该被动环状元件39啮合。
当该马达经由该正齿轮53输入一动力，且该固定环状元件43经由该手轮55固定时，该正齿轮53带动该正齿轮装置52旋转，使该旋臂驱动元件44转动，该上行星齿轮组被动元件35随着该旋臂驱动元件44转动而作旋转运动，而与该上行星齿轮组被动元件35啮合的上太阳齿轮被动元件36也进而作与该上行星齿轮组被动元件35相反方向的旋转运动。该上太阳齿轮被动元件36与该下太阳齿轮驱动元件37同轴旋转，使该下行星齿轮组驱动元件38作与该下太阳齿轮驱动元件37相反方向的旋转运动，而该下行星齿轮组驱动元件38亦带动该被动环状元件39作旋转运动，该被动环状元件39连接一输出轴61以驱动某阀装置。
有别于实施例3、4的另一实拖方式是由手轮及马达同步双输入动力，使第一段行星齿轮组的固定元件与驱动元件皆作旋转运动，而该第一段行星齿轮组的固定元件与驱动元件的旋转速度差可使上行星齿轮组被动元件旋转，与该上行星齿轮组被动元件啮合的上太阳齿轮被动元件也进而作与该上行星齿轮组被动元件相反方向的旋转运动。该上太阳齿轮被动元件与下太阳齿轮驱动元件同步旋转，使该下行星齿轮组驱动元件作与该下太阳齿轮驱动元件相反方向的旋转运动，而该下行星齿轮组驱动元件亦带动该被动环状元件作旋转运动，该被动环状元件连接一输出轴以驱动某阀装置。
虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖之范畴。
权利要求
1.一种两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，包含第一段行星齿轮组，包含一固定元件、一驱动元件、第一行星齿轮元件与第一太阳齿轮元件，且前述固定元件的外环具有一蜗轮装置；以及第二段行星齿轮组，包含第二太阳齿轮元件、第二行星齿轮元件与一被动元件；其中前述第一段行星齿轮组的第一太阳齿轮元件与第二段行星齿轮组的第二太阳齿轮元件分别以上下的相对位置而构成一塔齿轮。
2.如权利要求1的两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，进一步包含一蜗杆，前述蜗杆用以连接前述蜗轮装置。
3.如权利要求1的两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，进一步包含一手轮及一马达，前述手轮用以连接前述第一段行星齿轮组的驱动元件，而前述马达用以连接前述蜗杆。
4.如权利要求1的两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，进一步包含一手轮及一马达，前述手轮用以连接前述蜗杆，而前述马达用以连接前述第一段行星齿轮组的驱动元件。
5.如权利要求1的两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，进一步包含一输出轴，前述输出轴用以连接前述第二段行星齿轮组的被动元件，藉以输出动力。
6.一种两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，包含第一段行星齿轮组，包含一固定元件、一驱动元件、第一行星齿轮元件与第一太阳齿轮元件，且前述驱动元件的外环具有一蜗轮装置；以及第二段行星齿轮组，包含第二太阳齿轮元件、第二行星齿轮元件与一被动元件；其中前述第一段行星齿轮组的第一太阳齿轮元件与第二段行星齿轮组的第二太阳齿轮元件分别以上下的相对位置而构成一塔齿轮。
7.如权利要求6的两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，进一步包含一蜗杆，前述蜗杆用以连接前述蜗轮装置。
8.如权利要求6的两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，进一步包含一手轮及一马达，前述手轮用以连接前述第一段行星齿轮组的固定元件，而前述马达用以连接前述蜗杆。
9.如权利要求6的两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，进一步包含一手轮及一马达，前述手轮用以连接前述蜗杆，而前述马达用以连接前述第一段行星齿轮组的固定元件。
10.如权利要求6的两段差速式行星齿轮系驱动器，其特征在于，进一步包含一输出轴，前述输出轴用以连接前述第二段行星齿轮组的被动元件，藉以输出动力。
全文摘要
本发明公开了一种两段差速式行星齿轮系驱动器，包含第一段行星齿轮组以及第二段行星齿轮组，该第一段行星齿轮组包含一固定元件、一驱动元件、第一被动元件与第二被动元件，该第二段行星齿轮组包含第一驱动元件、第二驱动元件及一被动元件，且该第一段行星齿轮组的第一、第二被动元件与该第二段行星齿轮组的第一、第二驱动元件相连接；本发明为一具有高度弹性减速比且无离合器的手自动同步操作的装置，该装置的输出轴具有止逆功能且减速传动效率高，以适用于1/4转式或多转式驱动器等产品。
文档编号F16H3/44GK1804429SQ20051000204
公开日2006年7月19日 申请日期2005年1月12日 优先权日2005年1月12日
发明者林进顺, 仲之豪, 周宗易, 古嘉琳 申请人:财团法人金属工业研究发展中心