CN102057167A - 旋转驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转驱动装置(1)，包括装置壳体(7)，在装置壳体内设有驱动机构(2)，该驱动机构与可转动支承的从动件(4)旋转驱动连接。从动件(4)具有至少部分安置在装置壳体(7)的支承座(25)内的从动盘(5)，从动盘被环形滚子轴承单元(33)包围。滚子轴承单元具有轴承组件(34)，其包括多个滚子(35)、内运行面结构(37)和外运行面结构(38)，其中，整个轴承组件(34)设置在支承座(25)内并且径向靠外地被装置壳体(7)的界壁部(27)包围。

Description

旋转驱动装置

技术领域

本发明涉及旋转驱动装置，包括装置壳体，在装置壳体中设有驱动机构，驱动机构与一个可相对装置壳体转动地支承的从动件处于转动驱动联接，其中从动件具有从动盘，从动盘通过其轴向长度的至少一部分设置在径向靠外地被装置壳体包围的支承座中，并且它径向靠外地被至少一个环形的滚子轴承单元同心包围，该滚子轴承单元具有轴承组件，其由多个分散在从动盘周围的滚子、用于相对从动盘径向支承该滚子的环形内运行面结构和用于相对装置壳体径向支承该滚子的环形外运行面结构组成。

背景技术

日本JP2007/127160A的专利摘要所公开的这种旋转驱动装置包括两个在装置壳体中交替来回运动的齿条，齿条作为驱动机构与从动件配合工作，用于使从动件来回转动。从动件具有与齿条接合的从动轴和成形于其端面上的且起到取力作用的从动盘。为了转动支承，设有同心围绕从动盘的滚子轴承单元，其造成相对装置壳体的支承。滚子轴承单元包括轴承组件，其由一体形成在从动盘外周面上的环形内运行面结构、形成在附加轴承环上的环形外运行面结构和多个滚子组成，这些滚子支承在这两个运行面结构上。轴承环安置在装置壳体的一个轴向敞开的支承座中，但从支承座中略微伸出一段，像轴承组件那样。

WO2008/075481A1和相应优先权日本专利JP2008/157289A的摘要公开了具有类似构造的旋转驱动装置，因此出现分为与从动轴一体构成的凸缘部和与该凸缘部抗转动连接的支承部的情况。用于旋转支承从动件的滚子设置在支承部和与之同心布置且固定在装置壳体上的轴承环之间。

DE19511488C2描述一种称为回转活塞马达的旋转驱动装置，其从动件为波浪形并且可通过能承受流体的回转活塞被驱动转动。在此旋转驱动装置中不存在其上可固定大型部件的从动盘。

最后，DE102006015478A1描述了滚子轴承单元的特殊实施方式，此时与滚子配合的运行面结构形成在相当细的丝状轴承环上。

虽然最先说明的两种旋转驱动装置允许在其具有相对大的直径的从动盘上固定大尺寸的部件并且驱动其转动运动，但是，当待驱动的部件很重或因其它原因而以较大的力作用在从动件上时，存在用于转动支承的滚子轴承单元承受过高载荷的问题。尤其是离从动件总轴线相当远地作用的力可能因在此出现的倾覆力矩而造成不希望有的磨损。

发明内容

本发明的任务是提供一种旋转驱动装置，其在紧凑尺寸下被设计用于高载荷。

为了完成该任务，结合上述特征地规定，环形滚子轴承单元的整个轴承组件沿轴向如此容纳在装置壳体的支承座内，即，整个外运行面结构被装置壳体的径向靠外限定该支承座的界壁部包围和支承。

通过这种方式，从动盘通过滚子轴承单元还在其径向朝内定位的外周面区域内被支承，从而可以为承受高的倾覆力矩提供良好的前提条件。但此外，轴承组件完全安置在装置壳体的支承座内并且径向靠外地被界定支承座的界壁部支承。通过这种方式，人们获得与最紧凑的尺寸相关的很高的倾覆载荷能力。

由从属权利要求中得到本发明的有利改进方案。

最好外运行面结构和内运行面结构由多个尤其是分别由两个轴向间隔开的丝状轴承环构成，从而滚子一方面由外轴承环支承，另一方面由内轴承环支承。轴承环允许最紧凑的滚子轴承单元构造并允许以下设计，即可靠地支承径向和轴向作用在从动件上的力。这种概念构造尤其可以对应于上述的DE102006015478A1所述的构造。因此尽管有总体相当小的外尺寸，但人们能实现相对大的轴承直径。

在必要时存在的两个外轴承环适当地由装置壳体界壁部支承时，在内轴承环上最好实现以下划分，即后侧内轴承环直接支承在从动盘上，而与之相比沿轴向靠前的前侧轴承环只间接作用于从动盘，其做法是它本身支承在同轴安装在从动盘上的调节环上。

存在以下可能性，如此设计和布置调节环，可以通过改变其相对从动盘所占据的轴向相对位置来调节轴承组件的预紧力。通过这种方式，人们可以采取这样的调整，其允许轴向和径向的无间隙转动支承。

调节环适当地螺纹安装在从动盘上。

为了在从动盘周向上固定滚子于其相对位置上，轴承组件可以具有同样完全设置在支承座内的环形轴承保持架。

该旋转驱动装置最好针对流体操作而设计。驱动机构可以通过流体力启动并且通过与驱动机构的配合造成绕其纵轴线的转动。但原则上也可以想到电启动的驱动机构。

径向靠外包围支承座的界壁部适当地是装置壳体的壳体壁的一体组成部分，从而作用于滚子轴承单元的外力被最佳地传入装置壳体。壳体壁适当地界定至少部分容纳驱动机构的驱动室。尤其可以规定，壳体壁被分为在从动件转动轴线的轴向上前后布置的多个壁件，所述壁件共同限定出该至少一个驱动室，其中一个壁件支承界壁部。

当设计成流体力操作式旋转驱动装置时，驱动机构例如可以按照齿条-齿轮原理工作，或者最好包括至少一个通过流体加载而被驱动做来回摆动的摆动活塞。

尤其对于尺寸较小的旋转驱动装置，建议一体的从动盘。最好对于尺寸较大的旋转驱动装置动用由两个部分构成的从动盘，其具有与从动轴连接的凸缘部和一个尤其可分离地与凸缘部连接的支承部。滚子轴承单元在这一例子中适当地与支承部配合。支承部可以从前面呈罩状盖住凸缘部。

附图说明

以下将结合附图来详细说明本发明，其中：

图1以透视图表示旋转驱动装置的优选实施方式，其配备有由两个部分构成的从动盘；

图2以透视图表示根据图1的旋转驱动装置的沿剖分线II-II的纵截面；

图3表示根据图1的旋转驱动装置的在相对图2转动90°角的剖面内的纵截面；

图4表示根据图1-图3的旋转驱动装置的部分为分解视图形式的透视图；

图5表示旋转驱动装置的配备有整体式从动盘的另一个实施方式的、与图3相似的纵截面。

具体实施方式

只要没有单独另作说明，以下说明涉及所有在附图中示出的实施例。

总体用标记1表示的旋转驱动装置具有可通过驱动机构2驱动做绕转动轴线3的转动的从动件4。此实施例实现了来回振动转动的产生，尽管原则上也可以实现用于产生万向的、根据需要也可以是逐步的转动运动的构造。

从动件4具有与转动轴线3同轴的从动盘5，从动盘优选为盘形并且可在其上固定一个为进一步示出的、可被驱动做转动或摆动的任何形式的部件。为了实现该固定，从带盘5配备有合适的固定接口6，其例如由许多按照合适图案分布的固定孔构成。

旋转驱动装置1具有装置壳体7，其具有壳体壁8，壳体壁界定至少部分容纳上述的驱动机构2的驱动室12。例如，驱动机构2完全安装在驱动室12内。

从动件4为了实现转动而可转动地支承在装置壳体7上。它至少以其长度的一部分插入装置壳体7，在这里，它适当地如此构成，即其完全穿过装置壳体7，就像在此实施例中那样。此时，从动件4也伸入驱动室12，例如甚至穿过驱动室12，它在此通过适当方式与驱动机构旋转驱动连接。

从动件4优选具有细长结构并且具有纵轴线13，该纵轴线在完成转动运动时构成转动轴线3。适当的是，从动件4具有完全或部分穿过该装置壳体7的从动轴14，从动轴在其两端部之一上支承从动盘5。

从动盘5设置在以下称为前侧15的装置壳体7外表面的区域内。从动轴14的与从动盘5对置的向后端部16在装置壳体7的与前侧15相反的后侧17伸出装置壳体。通过第一和第二转动轴承机构18a、18b，从动件4可相对装置壳体7转动地支承和轴向支承，在此，第一转动轴承机构18b安置在前侧15区域内，第二转动轴承机构18a安置在后侧17区域内。第一转动轴承机构18a安置在从动盘15和壳体壁8之间，而第二转动轴承机构18b设置在壳体壁8和从动轴14之间。

借助第一转动轴承机构18a，从动件4同时沿径向和轴向相对装置壳体7被支承。第二转动轴承机构18b因此可以局限于径向支承并且尤其呈径向滚子轴承机构的形式，其同心包围从动轴14。

在此实施例中，驱动机构2包括一个所谓的摆动活塞22，其被从动轴14抗转动地穿过并且具有至少一个径向突出的紧密贴靠驱动室12的界面的摆动翼片23。或者，摆动活塞22也可以与从动轴14一体地构成。

与附图未示出的隔断一起，摆动活塞22将驱动室12分为两个工作腔24a和24b，它们与两个通向装置壳体7外表面的控制通道25a和25b中的各自一个连通，通过该控制通道实现了两个工作腔24a和24b的被控流体的加载，从而摆动活塞22被驱动做摆动运动，从该摆动运动中得到与摆动活塞22运动关联的从动件4的转动运动。

在一个未示出的实施方式中，驱动机构2包括一个或多个齿条，它们与抗转动地与从动轴14连接的齿轮啮合并且可通过流体加载而被驱动做直线运动，这种直线运动通过齿啮合被转换为从动件4的转动运动。

作为用于旋转驱动装置1的驱动流体，尤其采用压缩空气，尽管气态介质或液态介质也是适用的。此外，可以电操作地构成驱动机构2，例如按照伺服电动机或步进电动机的形式。

在从动轴14的伸出装置壳体7的后侧端部16上，可以设有一个参与转动的止挡件25，借此可以机械限定从动件4的转动角度，其做法是，它与至少一个未进一步示出的、设置在装置壳体7上的配对止挡配合作用。

在其前侧15区域内，装置壳体7具有轴向取向的缺口，以下称之为支承座25。支承座25朝向装置壳体7的前侧15敞开并且在后侧被以下称为底壁部26的壳体壁8部分界定。壳体壁8的从底壁部26像凸缘那样伸向前侧15的环形界壁部27限定了支承座25的周边，就是说在径向靠外区域内。

底壁部26配设有中心缺口28，从动轴14穿过该中心缺口。

从动盘5以其轴向长度的一部分设置在支承座25内。它沿轴向从支承座25中伸出一节并且突出于界壁部27的前端面32。与此不同，从动盘5也可以完全埋设在支承座25内。

上述的第一转动轴承机构18a为环形滚子轴承单元33形式，其同心包围从动盘5。滚子轴承单元33本身径向靠内地支承在从动盘5上并且径向靠外地支承在环形界壁部27的内表面上。整个支承因此沿轴向发生在支承座25内，从而传入从动件4的力可最佳地由装置壳体7承受，即便这是很大的力。因此，旋转驱动装置1可被用于高负荷运动，而不会遇到严重的磨损问题。

滚子轴承单元33具有由多个组成部分构成的轴承组件34。属于轴承组件34的有多个单独的滚子35，它们在本实施例中由球体构成，但也可以例如成圆柱形。滚子35沿一个圆圈前后相继地散布在从动盘5周围并且适当地通过同样属于轴承组件34的环形轴承保持架36相互隔开一定距离地被保持住。轴承保持架36例如可以是具有环形结构的条带件，它在其周向上形成有许多孔，在这里，这些孔构成容座，每个容座中分别可转动地固定有一个滚子35。

轴承保持架36是可选的。此外，它也可以通过其它机构来实现。

轴承组件34的其它组成部分是环形内运行面结构37和与之相比具有更大直径的环形外运行面结构38。滚子35贴靠在运行面结构37、38上并且在从动件4执行其转动时在其上滚动。

两个运行面结构37、38优选分别由至少两个轴向间隔开的单独运行面构成。单独运行面就横截面看尤其设置在一个正方形的角部中，因此每个滚子35支承在四个以90度角相互错开的周边部分上。

整个轴承组件34沿轴向设置在支承座25内并且径向靠外地被界壁部27完全包围。这尤其造成整个外运行面结构38被径向靠外界定该支承座25的界壁部27包围和支承。

按照特别有利的方式，内和外运行面结构37、38在此实施例中分别由多个丝状结构的轴承环42、43构成。外运行面结构38形成在两个轴向相互分隔开的外轴承环42上，该外轴承环属于轴承组件34并且沿径向设置在滚子35组件和环形界壁部27之间。就是说，外轴承环42分别径向靠内地支承在界壁部27上并且分别限定出构成外运行面结构38的两个外单独运行面之一。

为了简单固定外轴承环42，适当地在界壁部27的径向内表面上形成一个与从动盘5同心的外环形槽44，在该环形槽中容纳外轴承环42，在这里，各有一个外轴承环42支承在该环形槽44的槽底面和槽侧面之间的两个角形过渡区之一中。

内运行面结构37适当地同样由两个(内)单独运行面构成，其分别由两个丝状内轴承环43之一限定，内轴承环本身以轴向间隔径向靠外地支承在从动盘5上。但是，只是靠近后侧17的后侧内轴承环43a直接支承在从动盘5上。而沿轴向位于后侧内轴承环43a前面的前侧内轴承环43b在中间加有调节环45的情况下只是间接支承在从动盘5上。此措施实现了轴承组件34的内预紧力和进而滚子轴承单元33的轴承间隙被调节。

在具体实施例中，相对于从动盘5是独立的调节环45同心拧紧在从动盘5上，为此，在从动盘5外周面和调节环45内周面上形成相互螺纹配合的螺纹机构46。通过相对从动盘5的转动，可以调整调节环45相对从动盘5所占据的轴向相对位置。因为前侧内轴承环43b支承在调节环45上，所以也可通过这种方式改变前侧内轴承环43b的轴向位置。

调节环45和从动盘5之间的相对转动位置可以通过拧入这两个构件之间的紧固螺钉49来锁定。

内轴承环43适当地按照与外轴承环42一样的方式被固定。在从动盘5的外周区域内，形成一个径向朝外敞开的、部分由调节环45限定且部分由从动盘5限定的内环形槽47，在该环形槽的两个角部中沿轴向和径向分别支承有该内轴承环43之一。

调节环45沿轴向越远地拧紧到从动盘5上，形成在前侧内轴承环43上的单独运行面越紧地压迫滚子35并且与所有其它独立运行面一起沿径向和轴向压紧滚子。

通过这种方式，整个从动件4只通过滚子轴承单元33沿径向和轴向来支承并且无法移动地被固定。代替借助螺纹联接，也可以通过其它紧固手段轴向可移动地使调节环45与从动盘5相连。

为了保护滚子轴承单元33不被弄脏，调节环45适当地具有一个径向朝外突出的环形密封唇48，其参与从动盘5的转动并同时在界壁部27的前端面32上紧贴滑动。

界壁部27最好是壳体壁8的一体组成部分。这保证了非常精确的制造和支承。

在此实施例中，壳体壁8被横向分开以允许将驱动机构2安装在驱动室12的范围内。通过这种方式，壳体壁8由两个沿转动轴线3的轴向前后相继布置的壁件52、53构成，它们通过未进一步示出的固定件尤其是螺钉相互联接。两个壁件52、53因此共同界定出驱动室12。界壁部27设置在两个壁件中的靠前壁件(52)上，尤其是与之一体地形成。

为了实现从动盘5，这两个实施例促成两个替代构造。在图5所示的实施例中，从动盘5一体形成并且以适当地与从动轴14联接成一体。此变型方案尤其介绍用于小型旋转驱动装置。

在图1-图4的实施例中，存在一个由两个部分构成的从动盘5，其由一个尤其与从动轴14一体连接的环形凸缘部54和一个相对凸缘部是独立的但抗转动与凸缘部54连接的支承部55构成。

支承部55例如呈杯状，因此它从前面像罩子那样盖住凸缘部54，入图3清楚所示。调节环45此时适当地安装在支承部55上，因此以上关于内运行面结构37的支承的描述涉及支承部55。

尤其是同轴安装在凸缘部54上的支承部55例如可以借助多个紧固螺钉56被可拆卸地固定在凸缘部54上。

调节环45适当地大部分轴向地安置在装置壳体7前方。只有其上支承着前侧内轴承环43b的调节环45部分插入支承座25，以保证将轴承组件34完全容纳在支承座25中。

Claims (18)

1.一种旋转驱动装置，包括装置壳体(7)，在装置壳体内设有驱动机构(2)，该驱动机构与可相对装置壳体(7)转动地支承的从动件(4)处于旋转驱动连接，其中该从动件(4)具有从动盘(5)，该从动盘通过其轴向长度的至少一部分设置在径向靠外地被装置壳体(7)包围的支承座(25)内，它径向靠外地被至少一个环形滚子轴承单元(33)同心包围，该滚子轴承单元具有轴承组件(34)，该轴承组件由多个分布在从动盘(5)周围的滚子(35)、用于相对从动盘(5)径向支承该滚子(35)的环形内运行面结构(37)和用于相对装置壳体(7)径向支承该滚子(35)的环形外运行面结构(38)，其特征是，整个轴承组件(34)沿轴向容纳在装置壳体(7)的支承座(25)内，使得整个外运行面结构(38)被装置壳体(7)的径向靠外界定该支承座(25)的界壁部(27)包围和支承。

2.根据权利要求1所述的旋转驱动装置，其特征是，外运行面结构(38)形成在至少一个或适当地是两个轴向间隔开的丝状外轴承环(42)上，该外轴承环本身支承在装置壳体(7)的界壁部(27)上。

3.根据权利要求2所述的旋转驱动装置，其特征是，在界壁部(27)的径向内面上形成一个与从动盘(5)同心的环形槽(44)，该至少一个外轴承环(42)容纳在该环形槽内。

4.根据权利要求1至3之一所述的旋转驱动装置，其特征是，内运行面结构(37)形成在至少一个且适当地是两个轴向间隔开的丝状内轴承环(43)上，该轴承环本身支承在从动盘(5)上。

5.根据权利要求4所述的旋转驱动装置，其特征是，设有两个轴向间隔开的内轴承环(43)，其中一个对应该支承座(25)底面的后侧内轴承环(43，43a)直接支承在从动盘(5)上，而一个位于该后测内轴承环(43，43a)前面的前侧内轴承环(43，43b)间接支承在从动盘(5)上，其做法是它直接支承在调节环(45)上，调节环同轴安置且此时尤其是拧紧在从动盘(5)上。

6.根据权利要求5所述的旋转驱动装置，其特征是，调节环(45)为了调节轴承单元(34)的内预紧力而轴向可调地安装在从动盘(5)上。

7.根据权利要求5或6所述的旋转驱动装置，其特征是，调节环(45)支撑有径向向外凸的环形密封唇(48)，该密封唇紧密贴靠在界壁部(27)的端面(32)上。

8.根据权利要求1至7之一所述的旋转驱动装置，其特征是，轴承组件(34)具有环形轴承保持架(36)，该环形轴承保持架将滚子(35)相互相对地固定，尤其呈带有许多孔的弯成环形的条带的形式。

9.根据权利要求1至8之一所述的旋转驱动装置，其特征是，装置壳体(7)具有壳体壁(8)，该壳体壁限定至少一个驱动室(12)，该至少一个驱动室至少部分容纳该驱动机构(2)。

10.根据权利要求9所述的旋转驱动装置，其特征是，该界壁部(27)是装置壳体(7)的壳体壁(8)的一体组成部分。

11.根据权利要求9或10所述的旋转驱动装置，其特征是，壳体壁(8)具有至少两个沿从动件(4)转动轴线(3)的轴向前后布置的壁件(52，53)，所述壁件限定该至少一个驱动室(12)，其中该界壁部(27)适当地是其中一个壁件(52)的一体组成部分。

12.根据权利要求9至11之一所述的旋转驱动装置，其特征是，驱动机构(2)具有至少一个设置在该至少一个驱动室(12)内的且通过被控流体加载而被驱动做来回摆动运动的摆动活塞(22)，摆动活塞与该从动件(4)旋转驱动连接。

13.根据权利要求1至12之一所述的旋转驱动装置，其特征是，从动件(4)具有支承从动盘(5)的从动轴(14)，从动轴在装置壳体(7)内与驱动机构(2)旋转驱动连接。

14.根据权利要求13所述的旋转驱动装置，其特征是，从动盘(5)通过滚子轴承单元(33)沿径向和轴向被支承，从动轴(14)本身只沿径向相对装置壳体(7)支承，确切说在与滚子轴承单元(33)轴向间隔开的区域内。

15.根据权利要求13或14所述的旋转驱动装置，其特征是，从动盘(5)一体形成并且尤其与从动轴(14)联接为一体。

16.根据权利要求13或14所述的旋转驱动装置，其特征是，从动盘(5)由两部分构成，包括尤其与从动轴(14)一体构成的环形凸缘部(54)和适当地通过螺纹联接与凸缘部(54)抗转动相连的支承部(55)，该支承部同轴安装在凸缘部(54)上并且该轴承组件(34)的内运行面结构(37)支承在该支承部上。

17.根据权利要求16所述的旋转驱动装置，其特征是，支承部(55)呈罩状盖住凸缘部(54)。

18.根据权利要求1至17之一所述的旋转驱动装置，其特征是，驱动机构(2)设计成通过流体力来操作。

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