小回程差角度传感器及其行星齿轮的制作方法

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及小回程差角度传感器及其行星齿轮。

背景技术：

随着智能装备产业的发展，用于感应和控制精密传动机构的传感器在越来越多的领域中应用。常见的角度传感器是利用霍尔感应原理，通过磁感应元件来检测磁场的变化，将磁信号转化为电信号，实现对传动装置角度的监测。

为了提高角度传感器的感应精度，现有技术的角度传感器通过在角度传感器和被测装置之间添加齿轮变速机构，使被测装置的微小角度变化传递到传感器时通过升速变为较大的角度变化。由于角度传感器需要较高的灵敏度，要求齿轮变速机构运动平稳、顺滑，而齿轮变速机构的齿轮之间存在一定的侧隙，导致被测装置正转和反转时，具有一定的回程差，从而影响角度传感器的精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种小回程差角度传感器及其行星齿轮，旨在解决现有技术的角度传感器因齿轮间隙过大而导致的精度差的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种行星齿轮，包括齿形相同的第一齿轮和第二齿轮以及穿设连接于所述第一齿轮和所述第二齿轮的齿轮轴；所述第一齿轮与所述第二齿轮之间设有至少两个沿所述第一齿轮和所述第二齿轮转动的圆周方向均匀分布的配合结构；各所述配合结构包括在所述圆周方向位置错位且相互配合的凸柱和沉槽，所述凸柱的外侧壁设有外斜面，所述沉槽的内侧壁设有与所述外斜面位置对应的内斜面，所述凸柱插入所述沉槽内且所述外斜面抵压于所述内斜面上以使得所述第一齿轮与所述第二齿轮之间形成相互分离趋势的弹力。

优选地，所述第一齿轮的端部设有零个或者至少一个所述凸柱，且所述第二齿轮的端部设有零个或者至少一个所述凹槽。

优选地，所述第一齿轮的轴向中部开设有贯穿其两端面的第一轴孔，所述第二齿轮的轴向中部开设有贯穿其两端面的第二轴孔，所述齿轮轴穿过所述第一轴孔和所述第二轴孔与所述第一轴孔和所述第二轴孔过盈配合。

优选地，所述第一轴孔内壁设有以使所述第一轴孔与所述齿轮轴过盈配合的第一环形凸起；所述第二轴孔内壁设有以使所述第二轴孔与所述齿轮轴过盈配合的第二环形凸起。

优选地，所述第一齿轮和所述第二齿轮分别开设有至少两个用于供定位销穿设以实现所述第一齿轮与所述第二齿轮定位安装的第一定位孔和第二定位孔；

各所述第一定位孔贯穿所述第一齿轮的两端面且沿所述第一齿轮转动的圆周方向均匀分布，且各所述第一定位孔与所述第一轴孔平行设置；

各所述第二定位孔贯穿所述第二齿轮的两端面且沿所述第二齿轮转动的圆周方向均匀分布，且各所述第二定位孔与所述第二轴孔平行设置。

本发明的有益效果：本发明的行星齿轮，由于在第一齿轮和第二齿轮之间连接至少两个配合结构，且该配合结构包括相互配合的凸柱和沉槽，并通过凸柱的外侧壁设置的外斜面与沉槽的内侧壁设置的内斜面相互抵压，如此，使得凸柱形成一定的弹性变形，在该弹性变形的作用下，使得第一齿轮和第二齿轮在圆周方向向发生相对的转动，使第一齿轮的齿面和第二齿轮的齿面分别与配合齿轮的左右齿面接触，这样就消除了整个行星齿轮与配合齿轮之间的齿面间隙，从而消除了齿轮传动的侧隙，进而实现减小回程差，提高传动精度。

本发明的另一技术方案是：一种小回程差角度传感器，包括外壳、中轴、行星齿轮机构、磁体和电路板，所述外壳开设有安装腔以及位于所述外壳的一端与所述安装腔连通的低速端孔，所述安装腔的腔壁上设有内齿轮，所述中轴穿过所述低速端孔伸入所述安装腔内且与所述外壳转动连接，所述行星齿轮机构包括太阳齿轮、行星架和至少一个上述的行星齿轮，所述行星架开设有中心孔和齿轮轴孔，所述中轴的内端与所述中心孔配合连接，所述磁体固定于所述行星架背向于所述中轴的一侧，所述电路板设于所述磁体的一侧且所述电路板上设有与所述磁体位置对应的感应元件，所述太阳齿轮与所述中轴配合连接，各所述齿轮轴的一端与所述齿轮轴孔配合连接，且所述第一齿轮和所述第二齿轮均啮合连接于所述太阳齿轮与所述内齿轮之间。

优选地，所述行星架包括圆形架体和所述圆形架体一侧凸设的安装圆台，所述中心孔和所述齿轮轴孔开设于所述圆形架体上，所述安装圆台开设有安装槽，所述磁体设于所述安装槽内。

优选地，所述安装槽内设有套环，所述套环开设有中孔，所述中孔的内壁设有若干条轴向分布的弧形凸起，所述磁体安装于所述中孔内并抵接各所述弧形凸起以与所述中孔过盈配合。

优选地，所述安装腔内还设有与所述外壳的腔壁固定连接且用于供所述电路板安装的安装架，所述安装架开设有圆孔，所述安装圆台伸入所述圆孔内且所述安装圆台与所述圆孔之间设有第一轴承。

优选地，所述外壳的另一端开设有与所述安装腔连通的高速端孔，所述高速端孔上嵌装有端盖，所述端盖开设有供所述电路板的电源线引出的线路孔。

优选地，所述中轴包括与所述外壳转动连接的大直径段和伸入所述安装腔内的小直径段，所述大直径段与所述外壳之间设有至少一个第二轴承。

本发明的小回程差角度传感器，由于其行星齿轮机构使用了上述的行星齿轮，通过该行星齿轮的第一齿轮和第二齿轮分别与太阳齿轮的左右齿面和内齿轮的左右齿面接触，减少行星齿轮啮合连接于太阳齿轮与内齿轮之间的间隙，这样就消除了整个行星齿轮与配合齿轮之间的齿面间隙，从而消除了齿轮传动的侧隙，进而实现减小回程差，提高小回程差角度传感器的传动精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的侧视图。

图3为沿图2中a-a线的剖切视图。

图4为本发明实施例提供的行星齿轮的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的行星齿轮的结构分解示意图。

图6为本发明实施例提供的行星齿轮的第二齿轮的第一种结构示意图。

图7为本发明实施例提供的行星齿轮的第二齿轮的第二种结构示意图。

图8为本发明实施例提供的行星齿轮的第二齿轮的第三种结构示意图。

图9为本发明实施例提供的行星齿轮的结构剖切示意图。

图10为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的外壳的结构示意图。

图11为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的外壳的另一结构示意图。

图12为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的结构分解示意图。

图13为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的行星架的结构示意图。

图14为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的安装架的结构示意图。

图15为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的套环的结构示意图。

图16为本发明实施例提供的小回程差角度传感器的端盖的结构示意图。

附图标记包括：

10—外壳11—低速端孔12—高速端孔

13—安装腔14—内齿轮20—中轴

21—大直径段22—小直径段30—行星齿轮机构

31—太阳齿轮32—行星架33—行星齿轮

40—磁体50—电路板51—感应元件

52—电源线60—套环61—中孔

62—弧形凸起70—安装架71—圆孔

80—第一轴承90—端盖91—线路孔

100—第二轴承321—圆形架体322—安装圆台

331—第一齿轮332—第二齿轮333—齿轮轴

334—凸柱335—沉槽3211—中心孔

3212—齿轮轴孔3221—安装槽3311—第一轴孔

3312—第一环形凸起3313—第一定位孔3321—第二轴孔

3322—第二环形凸起3323—第二定位孔3341—外斜面

3351—内斜面。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～16描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图4至图9所示，本发明实施例提供的一种行星齿轮33，包括齿形相同的第一齿轮331和第二齿轮332以及穿设连接于所述第一齿轮331和所述第二齿轮332的齿轮轴333；所述第一齿轮331与所述第二齿轮332之间设有至少两个沿所述第一齿轮331和所述第二齿轮332转动的圆周方向均匀分布的配合结构；各所述配合结构包括在所述圆周方向位置错位且相互配合的凸柱334和沉槽335，所述凸柱334的外侧壁设有外斜面3341，所述沉槽335的内侧壁设有与所述外斜面3341位置对应的内斜面3351，所述凸柱334插入所述沉槽335内且所述外斜面3341抵压于所述内斜面3351上以使得所述第一齿轮331与所述第二齿轮332之间形成相互分离趋势的弹力。

具体地，本发明实施例的行星齿轮33，由于在第一齿轮331和第二齿轮332之间连接至少两个配合结构，且该配合结构包括相互配合的凸柱334和沉槽335，并通过凸柱334的外侧壁设置的外斜面3341与沉槽335的内侧壁设置的内斜面3351相互抵压，如此，使得凸柱334形成一定的弹性变形，在该弹性变形的作用下，使得第一齿轮331和第二齿轮332在圆周方向向发生相对的转动，使第一齿轮331的齿面和第二齿轮332的齿面分别与配合齿轮的左右齿面接触，这样就消除了整个行星齿轮33与配合齿轮之间的齿面间隙，从而消除了齿轮传动的侧隙，进而实现减小回程差，提高传动精度。

需要说明的是，对应的凸柱334和沉槽335的位置形成较小的错位误差，这样，既可以凸柱334和沉槽335之间形成干涉，又能够可以将凸柱334插入沉槽335内。那么，当将凸柱334插入沉槽335内时，凸柱334即会抵压沉槽335，从而使得凸柱334产生弹性变形，如此，形成驱使第一齿轮331与第二齿轮332相互分离趋势的弹力。其中，凸柱334的外侧壁设置的外斜面3341的作用是确保凸柱334与沉槽335位置错位时也能够实现插入沉槽335内。因此，各所述配合结构包括位置错位的凸柱334和沉槽335不因理解为凸柱334和沉槽335完成错开而无法实现插接配合。

优选地，配合结构有两个且位置呈大致对称设置，那么相应地凸柱334也有两个，沉槽335也有两个。

本实施例中，所述第一齿轮331的端部设有零个或者至少一个所述凸柱334，且所述第二齿轮332的端部设有零个或者至少一个所述凹槽335。

进一步地，如图5所示，本实施例中，至少一所述凸柱334设于所述第一齿轮331的端部，至少一所述沉槽335设于所述第二齿轮332的端部以用于与所述第一齿轮331上设置的所述凸柱334配合；且至少一所述凸柱334设于所述第二齿轮332的端部，至少一所述沉槽335设于所述第一齿轮331的端部以用于与所述第二齿轮332上设置的所述凸柱334配合。具体地，可以将一个凸柱334和一个沉槽335设于第一齿轮331的端部且位置呈大致对称设置，然后将另一个凸柱334和另一个沉槽335设于第二齿轮332的端部且位置呈大致对称设置，这样，再将第一齿轮331上的一个凸柱334与第二齿轮332上的一个沉槽335配合，第二齿轮332上的一个凸柱334则与第一齿轮331上的一个沉槽335配合。如此，两个凸柱334变形形成的弹性力配合更加平衡，从而使得第一齿轮331与第二齿轮332之间形成相互分离趋势的弹力。

另外，如图9至图9所示，本实施例中，各所述凸柱334还可以均设于所述第一齿轮331的端部，各所述沉槽335则均设于所述第二齿轮332的端部以用于与所述第一齿轮331上设置的所述凸柱334配合；具体地，该种结构同样可以确保凸柱334与沉槽335配合时形成弹性形变，从而使得第一齿轮331与第二齿轮332之间形成相互分离趋势的弹力。

或者各所述凸柱334还可以均设于所述第二齿轮332的端部，各所述沉槽335则均设于所述第一齿轮331的端部以用于与所述第二齿轮332上设置的所述凸柱334配合。同理，该种结构也同样可以确保凸柱334与沉槽335配合时形成弹性形变，从而使得第一齿轮331与第二齿轮332之间形成相互分离趋势的弹力。

如图4至图9所示，本实施例中，所述第一齿轮331的轴向中部开设有贯穿其两端面的第一轴孔3311，所述第二齿轮332的轴向中部开设有贯穿其两端面的第二轴孔3321，所述齿轮轴333穿过所述第一轴孔3311和所述第二轴孔3321与所述第一轴孔3311和所述第二轴孔3321过盈配合。具体地，通过齿轮轴333与第一轴孔3311和第二轴孔3321的过盈配合可确保齿轮轴333与第一齿轮331和第二齿轮332连接稳定，如此，即使在凸柱334的形变产生弹性力也不会导致第一齿轮331与第二齿轮332脱离连接，那么可以确保行星齿轮33工作的稳定性和可靠性。

如图5至图8所示，本实施例中，所述第一轴孔3311内壁设有以使所述第一轴孔3311与所述齿轮轴333过盈配合的第一环形凸起3312；所述第二轴孔3321内壁设有以使所述第二轴孔3321与所述齿轮轴333过盈配合的第二环形凸起3322。具体地，第一环形凸起3312的设置可以使得第一轴孔3311与齿轮轴333紧密连接从而实现过瘾配合，同理，第二环形凸起3322的设置可以使得第二轴孔3321与齿轮轴333紧密连接从而实现过瘾配合，如此，确保齿轮轴333与第一轴孔3311和第二轴孔3321连接稳定。

如图5至图8所示，本实施例中，所述第一齿轮331和所述第二齿轮332分别开设有至少两个用于供定位销(图未示)穿设以实现所述第一齿轮331与所述第二齿轮332定位安装的第一定位孔3313和第二定位孔3323；具体地，在安装第一齿轮331和第二齿轮332时，先通过定位销分别穿过第一齿轮331的第一定位孔3313和第二齿轮332的第二定位孔3323，然后将第一齿轮331和第二齿轮332间隔一定的距离布置，然后将凸柱334插入对应的沉槽335中，接着将齿轮抽插入第一轴孔3311和第二轴孔3321与第一轴孔3311和第二轴孔3321过盈配合，最后将销钉拔出，完成第一齿轮331和第二齿轮332的安装。

进一步地，各所述第一定位孔3313贯穿所述第一齿轮331的两端面且沿所述第一齿轮331转动的圆周方向均匀分布，且各所述第一定位孔3313与所述第一轴孔3311平行设置；各所述第二定位孔3323贯穿所述第二齿轮332的两端面且沿所述第二齿轮332转动的圆周方向均匀分布，且各所述第二定位孔3323与所述第二轴孔3321平行设置。具体地，上述第一定位孔3313和第二定位孔3323的设置可以在销钉穿过第一定位孔3313和第二定位孔3323时，确保第一轴孔3311和第二轴孔3321位置相对应，从而便于将齿轮轴333与第一轴孔3311和第二轴孔3321过盈配合。

本实施例中，所述凸柱334的宽度沿所述第一齿轮331或者所述第二齿轮332的中心朝向外径的方向逐渐变大，也即是说，凸柱334靠近第一齿轮331或者第二齿轮332的中心的宽度朝向凸柱334靠近第一齿轮331或者第二齿轮332的外齿的宽度逐渐变大，所述沉槽335的宽度沿所述第一齿轮331或者所述第二齿轮332的中心朝向外径的方向逐渐变大，同理，沉槽335靠近第一齿轮331或者第二齿轮332的中心的宽度朝向凸柱334靠近第一齿轮331或者第二齿轮332的外齿的宽度逐渐变大。如此结构设计可以使得凸柱334的两相对外侧壁均形成有外斜面3341，沉槽335的两相对内侧壁均形成有内斜面3351，这样，凸柱334可以确保能够插入至沉槽335内，且凸柱334的外斜面3341能够抵压沉槽335的内斜面3351，从而使得凸柱334具有一定的弹性变形，使得第一齿轮331和第二齿轮332之间形成分离趋势的弹力。

本实施例中，所述凸柱334和所述沉槽335的横截面均呈扇形或者梯形。具体地，横截面均呈扇形或者梯形的凸柱334的两相对外侧壁均形成外斜面3341，同理，横截面均呈扇形或者梯形的沉槽335的两相对内侧壁均形成外斜面3341。

如图1至图16所示，本发明实施例还提供了一种小回程差角度传感器，包括外壳10、中轴20、行星齿轮机构30、磁体40和电路板50，所述外壳10开设有安装腔13以及位于所述外壳10的一端与所述安装腔13连通的低速端孔11，所述安装腔13的腔壁上设有内齿轮14，所述中轴20穿过所述低速端孔11伸入所述安装腔13内且与所述外壳10转动连接，所述行星齿轮机构30包括太阳齿轮31、行星架32和至少一个上述的行星齿轮33，所述行星架32开设有中心孔3211和齿轮轴孔3212，所述中轴20的内端与所述中心孔3211配合连接，所述磁体40固定于所述行星架32背向于所述中轴20的一侧，所述电路板50设于所述磁体40的一侧且所述电路板50上设有与所述磁体40位置对应的感应元件51，所述太阳齿轮31与所述中轴20配合连接，各所述齿轮轴333的一端与所述齿轮轴孔3212配合连接，且所述第一齿轮331和所述第二齿轮332均啮合连接于所述太阳齿轮31与所述内齿轮14之间。进一步地，行星齿轮机构30可以是一级行星齿轮机构30、二级行星齿轮机构30或者三级行星齿轮机构30等。

具体地，本发明实施例的小回程差角度传感器，由于其行星齿轮机构30使用了上述的行星齿轮33，通过该行星齿轮33的第一齿轮331和第二齿轮332分别与太阳齿轮31的左右齿面和内齿轮14的左右齿面接触，减少行星齿轮33啮合连接于太阳齿轮31与内齿轮14之间的间隙，这样就消除了整个行星齿轮33与配合齿轮之间的齿面间隙，从而消除了齿轮传动的侧隙，进而实现减小回程差，提高小回程差角度传感器的传动精度。

本发明实施例的小回程差角度传感器工作原理具体为：中轴20与被测装置(图未示)连接并带动中轴20转动，中轴20带动太阳齿轮31转动，太阳齿轮31带动啮合于太阳齿轮31与内齿轮14之间的行星齿轮33转动，同时行星架32转动，从而实现变速，行星架32转动的同时带动磁体40转动，磁体40转动时，电路板50上设置的感应元件51能够实时感应到磁体40产生的信号，从而将该信号输出。

如图3和图12～13所示，本实施例中，所述行星架32包括圆形架体321和所述圆形架体321一侧凸设的安装圆台322，所述中心孔3211和所述齿轮轴孔3212开设于所述圆形架体321上，所述安装圆台322开设有安装槽3221，所述磁体40设于所述安装槽3221内。具体地，圆形架体321的作用主要供与齿轮轴333和中轴20连接，而安装圆台322的作用是主要通过开设安装槽3221供磁体40安装固定。优选地，圆形架体321与安装圆台322一体成型设计。

如图3、图12和图15所示，本实施例中，所述安装槽3221内设有套环60，所述套环60开设有中孔61，所述中孔61的内壁设有若干条轴向分布的弧形凸起62，所述磁体40安装于所述中孔61内并抵接各所述弧形凸起62以与所述中孔61过盈配合。具体地，套环60中部开设有中孔61可以更好地与磁体40连接，进一步在中孔61的内壁设置若干条轴向分布的弧形凸起62则可以确保磁体40抵接该弧形凸起62，从而与中孔61实现过盈配合，进而使得磁体40安装在套环60内的稳定性更佳；同时，该弧形凸起62的设计还可以减小套环60加工精度的要求。优选地，套环60由塑胶材质制造，这样可以避免磁体40在安装时受力损坏。

如图3、图12和图14所示，本实施例中，所述安装腔13内还设有与所述外壳10的腔壁固定连接且用于供所述电路板50安装的安装架70，所述安装架70开设有圆孔71，所述安装圆台322伸入所述圆孔71内且所述安装圆台322与所述圆孔71之间设有第一轴承80。具体地，安装架70的设置为电路板50提供了安装支撑的结构，通过在安装架70的中部开设有通孔可以避免安装架70的设置对安装圆台322造成干涉，进一步在安装圆台322与圆孔71之间设有第一轴承80可以减小安装圆台322转动时的摩擦力，确保行星架32的正常转动工作。

如图3、图11和图16所示，本实施例中，所述外壳10的另一端开设有与所述安装腔13连通的高速端孔12，所述高速端孔12上嵌装有端盖90，所述端盖90开设有供所述电路板50的电源线52引出的线路孔91。具体地，高速端孔12的设置便于对安装腔13内的各个部件的安装，而端盖90的设置则确保安装腔13内的各个部件不受外界物体的影响，进一步地在端盖90上开设有线路孔91则可以确保电路板50上的电源线52引出与外部部件电性连接，从而确保能够输出感应元件51感应到的信号。

如图3和图12所示，本实施例中，所述中轴10包括与所述外壳10转动连接的大直径段21和伸入所述安装腔13内的小直径段22，所述大直径段21与所述外壳10之间设有至少一个第二轴承120。具体地，大直径段21处于外壳10的外部与被测装置连接，可以提升连接的稳定性，而小直径段22的设置可以有效避免行星齿轮33在运动中的偏摆，提高齿轮传动的精度，减小回程差。而第二轴承120的设置则可以减小大直径段21与外壳10之间的摩擦力。优选地，第二轴承120的数量为两个。

综上所述可知本发明乃具有以上所述的优良特性，得以令其在使用上，增进以往技术中所未有的效能而具有实用性，成为一极具实用价值的产品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的思想和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。