[發(fā)明專利]雙向有限位移圓柱滾子花鍵傳動副

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210275446.6
• 申請日: 2012-08-05
• 公開（公告）號: CN103573836A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊世國
• 申請（專利權(quán)）人: 楊世國
• 主分類號: F16D3/06
• 分類號: F16D3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械傳動技術(shù)，特別是軸和輪轂之間的連接和傳動，能夠在傳遞轉(zhuǎn)矩的同時，實現(xiàn)輪轂和軸之間的雙向位移，主要用于變速傳動。

背景技術(shù)

在此處鍵入背景技術(shù)描述段落。在傳統(tǒng)的機械傳動設(shè)計中，輪轂和軸之間通常使用，過盈配合、銷子、鍵或花鍵進行連接，以傳遞動力或運動。由于連接部位半徑比輪緣半徑小很多，界面上存在很大的應(yīng)力，通常不能同時軸向變化輪轂的位置，例如在摩托車變速箱中，為了移動齒輪必須使用離合器切斷動力后才能撥動齒輪位置，實現(xiàn)檔位切換，雅馬哈在CY80發(fā)動機變速箱中采用了滾珠花鍵來進行改善。隨著機電一體化技術(shù)的興起，旋轉(zhuǎn)和直線復(fù)合運動的需求增加，先后出現(xiàn)了日本THK韓國WON、臺灣TBI品牌的滾珠花鍵，它們以3列或2列循環(huán)式鋼球及弧形槽為特征構(gòu)成花鍵傳動副，軸和輪套間有滾軸循環(huán)的通道，輪和軸之間能夠?qū)崿F(xiàn)長距離的軸向移動，并在機器人和自動化設(shè)備中得到應(yīng)用。

但是現(xiàn)有這些技術(shù)存在不足：由于使用鋼球作為鍵，鋼球與弧形槽之間接觸面小，許用應(yīng)力有限，如果使用圓柱體的滾子代替鋼球則可增大接觸面，許用應(yīng)力必然增大許多倍；另外存在許多應(yīng)用場合，輪與軸之間不需要很大的移動范圍，比如變速箱中輪和軸之間只需要往復(fù)移動較少的距離，可以不需要循環(huán)使用滾動體，這就可以使用圓柱滾子作為滾動體，同時去掉多余構(gòu)造，可以降低成本、縮小體積、提高可靠性，這對于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品非常有利。本發(fā)明便是基于增大傳動能力，簡化和適用的創(chuàng)新原則設(shè)計了雙向有限位移雙列滾柱傳動副，并將其用于無刷變速電機的永磁轉(zhuǎn)子和軸，這種電機能高速旋轉(zhuǎn)輸出較大扭矩同時又能軸向移動實現(xiàn)恒功率無極變速特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，包括軸1和軸套2、圓柱滾子3和端板4，軸和軸套之間留有足夠間隙；軸外表面有2或4道對稱均布的直角形滾道槽；軸軸套內(nèi)表面也有2或4道對稱布置的直角形滾道槽，每個槽有兩個對稱面，以便雙向受力，內(nèi)外表面的槽剛好能合成一個正方形截面的孔道，即滾道孔，滾道孔中可放入圓柱滾子，滾柱的的直徑等于正方形的邊長，高度略小于正方形邊長，因此在滾道孔中，圓柱滾子表面與內(nèi)外套滾道接觸受力，可以滾動，同時圓柱滾子端面與內(nèi)外套槽表面確保存在間隙，不阻礙滾動。由于滾到為直角90度，存在2槽180度分布和4槽90度分布兩種設(shè)計，對于2槽180度對稱的設(shè)計，圓柱滾子在槽中是相互垂直交錯排列的，每槽至少4個，每一面至少兩個，這種排列能使輪和軸保持同心和雙向受力，多余4個的圓柱滾子可依據(jù)受力狀況選擇擺放方向。對于4槽90度均布的設(shè)計，則既可交錯排列，也可同向排列。圓柱滾子排列長度要小于滾道孔的長度，其差值的2倍等于輪和軸能夠相對移動的最大距離。端板4連接到外軸套兩端用來封閉滾道孔，保持滾柱和滾道孔中潤滑脂。

以上設(shè)計用滾柱代替鋼球，相對于同規(guī)格的軸，能提供更大的傳動功率或力能；去掉滾動體循環(huán)構(gòu)造后，可縮小軸套直徑，簡化加工工藝，使實用性、適用性、可靠性都得以提高；這種可以滾動的鍵連接方式位移范圍有限，但任然有廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，在某些應(yīng)用中甚至也是不可替代的。

?附圖說明

圖1是本發(fā)明的3D結(jié)構(gòu)示意圖

具體實施例

下面，以4槽圓柱滾子花鍵為例，結(jié)合圖1對本發(fā)明進行詳細的說明。本發(fā)明的主要構(gòu)成包括帶直角槽的軸1、帶對應(yīng)直角槽的軸套2、圓柱滾子3和端板4，軸1外表面有4道對稱均布的直角形滾道槽，每個槽有兩個對稱面，可稱為a滾道、b滾道；軸套2內(nèi)表面也有4道對稱布置的直角形滾道槽，每個槽也有兩個對稱面，對應(yīng)稱為A滾道、B滾道，內(nèi)外表面的槽剛好能合成一個正方形截面的孔道，即滾道孔，滾道孔中可放入圓柱滾子，圓柱滾子直徑等于正方形的邊長，高度略小于正方形邊長，使得在滾道孔中，圓柱滾子表面與內(nèi)外套滾道接觸受力，可以滾動，同時圓柱滾子端面與內(nèi)外套槽表面確保存在間隙，不阻礙滾動。滾柱在滾道孔中同方向排列，由于有4個滾道，分別在±45°、±135°對稱，所以能夠雙向傳遞相同扭矩，并且能使軸套和軸在同一理論軸線上。軸套的長度通常小于軸槽的長度，并且滾柱排列長度又小于槽孔的有效長度，其差值的2倍等于輪和軸能夠相對移動的最大距離。端板4具有軸的斷面形狀的孔，連接到外軸套并可隨軸套滑動，其配合能封閉滾道孔，還具有保持潤滑脂和圓柱滾子的作用。