CN103502693B - 动力传递装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力传递装置。根据本发明的一个实施例的动力传递装置包括：具有多个齿条齿形的齿条；多个针齿轮，所述多个针齿轮具有相对多个齿条齿形旋转以进行动力传递的多个动力传递销，并且沿齿条的纵向彼此分离地设置；和输入齿轮，该输入齿轮布置在所述针齿轮之间并且可旋转地连接所述多个针齿轮，使得所述多个针齿轮以相同的速度旋转。

Description

动力传递装置
技术领域
本发明涉及一种用于变换转矩的传递装置，并且更特别地涉及这样一种用于变换转矩的传递装置，其能够仅用单个驱动装置驱动单个或多个针齿轮，从而不仅能够相对于常规技术能够提供增加的公称负载能力，还能够在无需复杂的减速装置同时使用有限尺寸的齿条的情况下获得期望的减速率水平，从而能够实现包括由输入齿轮提供的旋转运动和由齿条提供的线性运动在内的所有滚动运动，并改进动力传递的效率。
背景技术
用于变换转矩的传递装置被分类为用于将旋转运动转化为线性运动或反之亦然的齿轮齿条副，和用于变换旋转速度和转矩同时只传递旋转运动的齿轮组。在大多数情况下，用于变换转矩的传递装置的动力传递系统主要采用符合渐开线原理的齿形。然而，在较罕见的情况下会采用符合摆线原理的齿形。
用于变换转矩的这种传递装置被广泛地用于包括半导体装置和平面显示装置(诸如液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)、有机发光显示器(OLED)等)的各种工业机械。在被应用到各种工业机械或被准备用于到那些工业机械的用于变换转矩的传递装置中，传递装置主要地以与一个齿条齿啮合的小齿轮来操作，并且随着小齿轮相对于齿条或齿条相对于齿轮运动时，期望的动力被传递。
然而，与上述通常情况相反，当齿条的尺寸存在限制同时公称负载能力大时，就一个齿条而言，需要多个小齿轮或捏齿轮(pinchgears)和与之相应的驱动装置。从这一点上来说，难以匹配驱动装置的同步化速度。此外，由于适合高速传动装置的减速率的实施方式是困难的，因此，用于变换转矩的传递装置的应用被实际地延迟并且因此需要对其结构进行改进。
发明内容
本发明提供了一种用于变换转矩的传递装置，其能够仅用单个驱动装置驱动单个或多个针齿轮，从而不仅能够相对于常规技术能够提供增加的公称负载能力，还能够在无需复杂的减速装置同时使用有限尺寸的齿条的情况下获得期望的减速率水平，从而能够实现包括由输入齿轮提供的旋转运动和由齿条提供的线性运动在内的所有滚动运动，并改进动力传递的效率。
根据本发明，由于单个或多个针齿轮能够仅用单个驱动装置驱动，从而不仅能够相对于常规技术能够提供增加的公称负载能力，还能够在无需复杂的减速装置同时使用有限尺寸的齿条的情况下获得期望的减速率水平，从而能够实现包括由输入齿轮提供的旋转运动和由齿条提供的线性运动在内的所有滚动运动，并改进动力传递的效率。
附图说明
图1是描绘了根据本发明的实施例的用于变换转矩的传递装置的使用状态的透视图。
图2是图1中的主要部分的放大透视图。
图3是输入齿轮的放大透视图。
图4是捏齿轮的放大透视图。
图5描绘了图4的动力传递销的内部结构。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，提供了一种用于变换转矩的传递装置，包括：具有多个齿条齿形的齿条；沿所述齿条的纵向彼此分离地设置的多个针齿轮，其中，每个针齿轮具有沿所述多个齿条齿形相对旋转以进行动力传递的多个动力传递销；和输入齿轮，该输入齿轮布置在所述针齿轮之间并且连接能够旋转的所述多个针齿轮以使所述多个针齿轮以相同的速度旋转。
每个所述多个针齿轮包括可旋转地支撑所述多个动力传递销的主体和连接到所述主体的中心区域并支撑所述主体的旋转运动的旋转支撑轴承单元。
所述主体可由一对主体构成，该一对主体被彼此分离地布置并且彼此平行以便连接到所述多个动力传递销的每个的相对两端部。
所述旋转支撑轴承单元可对称地布置在所述一对主体中的每个主体处，从而由所述输入齿轮在动力传递过程中产生的径向载荷被偏移并且增加到所述旋转支撑轴承单元的外力被减小。
所述旋转支撑轴承单元可包括：多个销支撑轴承，所述多个销支撑轴承沿所述主体的周向布置在与所述多个动力传递销的数目相同的数目等角间距位置处并支撑所述多个动力传递销的旋转运动；和中心部旋转轴，所述中心部旋转轴位于所述主体的旋转中心部并相对于所述主体形成旋转的中心以及相对于所述多个动力传递销形成绕转的中心。
所述中心部旋转轴通过可多个连接元件连接到所述主体。
所述旋转支撑轴承单元还可包括中心部旋转轴支撑轴承，该中心部旋转轴支撑轴承以与所述中心部旋转轴同轴的方式布置在所述中心部旋转轴和所述主体之间并且支撑与所述主体的旋转运动相对应的旋转的中心。
所述旋转支撑轴承单元还可包括中心部油封，该中心部油封被连接到所述中心部旋转轴支撑轴承并润滑和紧密地密封所述中心部旋转轴支撑轴承。
所述旋转支撑轴承单元还可包括多个外油封，所述外油封以与所述多个销支撑轴承一一对应的方式设置，并且密封在所述主体中形成的多个销插入支撑孔，多个动力传递销被插入和支撑在所述多个销插入支撑孔中。
润滑剂流穿过的润滑剂流孔沿着所述多个动力传递销的每一个的纵向方向设置在所述多个动力传递销的每一个中。
供润滑剂输入和输出的润滑剂入口和润滑剂出口可被设置在每个所述动力传递销的侧壁中以便连接到所述润滑剂流孔。
所述润滑剂入口和润滑剂出口在所述润滑剂流孔的相对两端部处沿所述多个动力传递销的径向方向布置在相反的方向上。
所述输入齿轮可包括：输入齿轮主体，其中，多个输入齿形沿所述输入齿轮主体的周向形成在外表面上，以对应于所述多个针齿轮的所述多个动力传递销，并与所述多个动力传递销相互作用；和输入齿轮轴，该输入齿轮轴从所述输入齿轮主体的中心区域突出。
所述多个输入齿形可以是从次摆线齿形、摆线齿形、和渐开线齿形中选出的任意一种齿形。
所述输入齿轮可以是单个输入齿轮，并且所述多个针齿轮关于布置在所述多个针齿轮之间的所述单个输入齿轮成对设置。
用于描绘本发明的示例性实施例的附图是为了获得对于本发明、本发明的优点、以及实施例本发明能够实现的目的的充分的理解。下文中，将通过参照这些附图对本发明的示例性实施例加以说明的方式详细地描述本发明。附图中的类似的附图标记表示类似地的元件。
图1是描绘了根据本发明的实施例的用于变换转矩的传递装置的使用状态的透视图。图2是图1中的主要部分的放大透视图。图3是输入齿轮的放大透视图。图4是捏齿轮的放大透视图。图5描绘了图4的动力传递销的内部结构。
首先，参见图1和2，根据本发明的用于变换转矩的传递装置包括：具有多个齿条齿形111的齿条110；被设置成在齿条110的纵向上彼此分离的多个针齿轮120，其中每个针齿轮120具有沿齿条齿形111相对地旋转用于动力传递的多个动力传递销140；和输入齿轮180，其中输入齿轮180被布置在针齿轮120之间并且连接多个针齿轮120以便使它们能够旋转，从而使多个针齿轮120以相同的速度旋转。
齿条110是线性杆齿轮(linearrodgear)并且执行与针齿轮120相互作用的线性运动。在当前实施例中，虽然其将在稍后描述，由于针齿轮120通过输入齿轮180连接到单个齿条110，因此能够在使用具有有限尺寸的齿条110的同时，提供相对于传统技术更高的公称负载能力。换言之，不仅部件的数目减少，而且装置的行程(footprint)减少，并且从而负载能力相对于传统技术可以被提高至少两倍。
齿条齿形111在齿条110的一侧处沿着齿条110的纵向连续地形成。齿条齿形111可以采用次摆线齿形、摆线齿形和渐开线齿形中的任意一种。
当齿条110执行线性运动时，针齿轮120执行旋转运动。在当前实施例中，提供了具有相同构造的两个针齿轮120。由于该结构仅仅为示例，因此，也可以使用三个或更多个针齿轮120的组合。
由于齿条110执行线性运动而针齿轮120执行旋转运动，因此，当针齿轮120相对于齿条110运动或齿条110相对于针齿轮120运动时，根据本发明的实施例的用于变换转矩的传递装置可向加工设备(未示出)提供适当的动力。
如图4中所示，每个针齿轮120包括一对主体130、由主体130可旋转地支撑并沿齿条110的齿条齿形111相对地旋转以进行动力传递的动力传递销140、和被连接到每个主体130的中心区域并支撑主体130的旋转运动的旋转支撑轴承单元150。
主体130被布置成以每个动力传递销140的长度或小于该长度的距离彼此分离地成对布置。主体130被连接到每个动力传递销140的相对的端部并可旋转地支撑动力传递销140。
在主体130中沿圆周方向在等角间距处设置插有并支撑动力传递销140的多个销插入支撑孔131。动力传递销140被可旋转地支撑在主体130之间并与齿条110的齿条齿形111相互作用。换言之，随着每个动力传递销140与齿条齿形111啮合以彼此相互作用，期望的动力被传递。
当动力传递销140被连接到主体130时，如果动力传递销140通过压入方式固定到主体130，则主体130的动力传递销140绕主体130绕转(revolve)。然而，在当前实施例中，动力传递销140被连接到主体130以便能够在它们的位置上相对于主体130同步地旋转。换言之，如下文所述，动力传递销140可通过多个销支撑轴承152在它们的位置上执行旋转运动。
结果，在主体130的旋转过程中，动力传递销140同时旋转和绕主体130绕转。动力传递销140的旋转只在动力传递销140接触齿条齿形111并与齿条110的齿条齿形111相互作用时才发生。
为了确保连接到主体130的动力传递销140同时旋转和绕转，用于维持动力传递销140在主体130上流畅旋转的润滑结构被提供。如图5中所示，润滑剂流可穿过的润滑剂流孔141沿每个动力传递销140的纵向设置在每个动力传递销140中。供润滑剂通过润滑剂流孔141输入和输出的润滑剂出口142和润滑剂入口143被设置在每个动力传递销140的侧壁中，以便连接到润滑剂流孔141。
如图5中所示，润滑剂出口142和润滑剂入口143被布置在润滑剂流孔141的相对的端部处的沿每个动力传递销140的径向相对的方向上。然而，本发明并不仅限于此，润滑剂出口142和润滑剂入口143被设置也可以被布置在相同的方向上。
旋转支撑轴承单元150连接到每个主体130的中心区域以支撑主体130的旋转运动。在当前实施例中，旋转支撑轴承单元150被对称地连接到主体130。因此，在动力传递过程中因输入齿轮180产生的径向载荷可以被偏移并且因此施加到旋转支撑轴承单元150的外力可以被降小。结果，旋转支撑轴承单元150的耐久性被改进，从而能够实现其长期的使用。
此外，随着旋转支撑轴承单元150被对称地连接到主体130，因此，基于相同的轴承，旋转支撑轴承单元150可承受两倍于或更多倍于传统技术的载荷。
旋转支撑轴承单元150包括多个销支撑轴承152、中心部旋转轴154和中心部旋转轴支撑轴承156。销支撑轴承152沿主体130的周向布置在与动力传递销140的数目相同的数目等角间距的位置，以分别支撑动力传递销140的旋转运动。
包括球轴承在内的具有优秀强度的各种滚动轴承可用作销支撑轴承152。外油封159被布置在每个销支撑轴承152和每个动力传递销140之间，以紧密地密封插有并支撑动力传递销140的每个销插入支撑孔131。
中心部旋转轴154被设置在每个主体130的旋转中心部并相对于每个主体130形成旋转中心并且相对于动力传递销140形成绕转中心。换言之，中心部旋转轴154形成每个针齿轮120的旋转中心。
中心部旋转轴154通过多个连接元件161连接到每个主体130的旋转中心。可连接所述连接元件161的多个连接孔154a被形成在中心部旋转轴154中。
中心部旋转轴支撑轴承156以相对于中心部旋转轴154同轴地的方式布置在中心部旋转轴154和每个主体130之间，以支撑与主体130的旋转运动相对应的旋转中心。
包括球轴承在内的具有优秀强度的各种滚动轴承可用作中心部旋转轴支撑轴承156。中心部油封158被布置在中心部旋转轴支撑轴承156周围。中心部油封158被连接到中心部旋转轴支撑轴承156，以润滑和密封中心部旋转轴支撑轴承156。
输入齿轮180被布置在针齿轮120之间，以可旋转地连接针齿轮120，从而当前实施例中的两个针齿轮120可以相同的速度旋转。
如上所述，当齿条110的尺寸受限同时公称负载能力大时，多个针齿轮可应用到单个齿条。然而，由于小齿轮被简单地应用，因此传统技术难以使针齿轮的旋转同步。然而，在当前实施例中，可通过应用具有上述结构特征的针齿轮120并通过输入齿轮180连接针齿轮120解决上述问题。
如图1至3所示，输入齿轮180包括输入齿轮主体181和从输入齿轮主体181的中心区域突出的输入齿轮轴183，其中，多个输入齿形182被形成在沿输入齿轮主体181周向的外表面上，以对应针齿轮120的动力传递销140并与动力传递销140相互作用。
输入齿轮主体181被设置成比每个针齿轮120的尺寸小。因此，形成在输入齿轮主体181的外表面上的输入齿轮齿形182的数目小于动力传递销140的数目。结果，输入齿轮主体181连同针齿轮120在获得减速率方面是有利的。输入齿形182的数目可以根据使用本发明的动力传递装置的工艺环境进行适当的设计。输入齿形182可以是从次摆线齿形、摆线齿形、和渐开线齿形中选出的任意一种齿形。
输入齿轮轴183可以是连接未描绘出的驱动装置的一部分。当驱动装置被连接到输入齿轮轴183时，初始动力通过输入齿轮轴183朝向输入齿轮180提供，并且随后经由针齿轮120传递到齿条110。
在当前实施例中，由于输入齿形182的数目为8并且动力传递销140的数目为16。因此，数值为2的减速率可以被精确地获得。
在上述结构中，当驱动装置被连接到输入齿轮轴183时，随着驱动装置被操作，输入齿轮180被旋转并且从而连接到输入齿轮180的针齿轮120被旋转。
当针齿轮120被旋转时，每个针齿轮120中提供的动力传递销140与齿条110的齿条齿形依次啮合以便彼此相互作用。换言之。针齿轮120执行旋转运动，而齿条110执行线性运动。
因此，随着针齿轮120相对于齿条110运动并且齿条相对于针齿轮120运动，适当的动力可以被提供至加工设备。
例如，当针齿轮120在它们的位置上执行旋转运动时，齿条110执行线性运动并且从而与齿条110的线性运动相对应的动力被提供至加工设备。相反，当齿条110处于固定状态时，齿轮120沿齿条120移动同时旋转，并且从而线性运动或旋转运动可以被提供至加工设备。
在具有上述结构和操作的本发明的动力传递装置中，由于使用单个驱动设备驱动一个或多个针齿轮，因此，不仅能够相对于常规技术能够提供增加的公称负载能力，还能够在无需复杂的减速装置同时使用有限尺寸的齿条的情况下获得期望的减速率水平。因此，能够实现包括由输入齿轮提供的旋转运动和由齿条提供的线性运动在内的所有滚动运动，并改进动力传递的效率。
尽管已经参照示例性实施例对本发明做出了特别地图示和描述，但本领域技术人员会理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的实质和范围的情况下可以在形式和细节上作出各种变化。
工业实用性
根据本发明的动力传递装置可用于需要旋转运动和线性运动的各种机床以及工业加工设备、半导体或平板显示器制造设备、以及各种货物运输设备。

Claims (12)

1.用于变换转矩的传递装置，包括：
具有多个齿条齿形的齿条；
沿所述齿条的纵向彼此分离地设置的多个针齿轮，其中，每个针齿轮具有沿所述多个齿条齿形相对旋转以进行动力传递的多个动力传递销；和
输入齿轮，该输入齿轮布置在针齿轮之间并且连接能够旋转的所述多个针齿轮以使所述多个针齿轮以相同的速度旋转；
其中，所述多个针齿轮中的每一个包括：
可旋转地支撑所述多个动力传递销的主体；和
连接到所述主体的中心区域并支撑所述主体的旋转运动的旋转支撑轴承单元，
其中，所述旋转支撑轴承单元包括中心部旋转轴，所述中心部旋转轴设置在所述主体的旋转中心部处，并且相对于所述主体形成旋转的中心，以及相对于所述多个动力传递销来形成绕转的中心；
其中多个销支撑轴承沿所述主体的周向以与所述多个动力传递销的数目相同的数目等角间距布置，并且支撑所述多个动力传递销的旋转运动；
其中所述中心部旋转轴通过多个连接元件连接到所述主体，
所述输入齿轮包括输入齿轮主体，其中，多个输入齿形沿所述输入齿轮主体的周向形成在外表面上，以对应于所述多个针齿轮的所述多个动力传递销，并与所述多个动力传递销相互作用。
2.根据权利要求1所述的传递装置，其中，所述主体由一对主体构成，所述一对主体被彼此分离地布置并且彼此平行以便连接到所述多个动力传递销的每个的相对两端部。
3.根据权利要求2所述的传递装置，其中，所述旋转支撑轴承单元被对称地布置在所述一对主体中的每个主体处，从而由所述输入齿轮在动力传递过程中产生的径向载荷被偏移并且施加到所述旋转支撑轴承单元的外力被减小。
4.根据权利要求1所述的传递装置，其中，所述旋转支撑轴承单元还包括中心部旋转轴支撑轴承，所述中心部旋转轴支撑轴承以与所述中心部旋转轴同轴的方式布置在所述中心部旋转轴和所述主体之间，并且根据主体的旋转运动支撑旋转的中心。
5.根据权利要求4所述的传递装置，其中，所述旋转支撑轴承单元还包括中心部油封，所述中心部油封被连接到中心部旋转轴支撑轴承，并且润滑和紧密地密封中心部旋转轴支撑轴承。
6.根据权利要求1所述的传递装置，其中，所述传递装置还包括多个外油封，所述外油封以与所述多个销支撑轴承一一对应的方式设置，并且密封在所述主体中形成的多个销插入支撑孔，多个动力传递销被插入和支撑在所述多个销插入支撑孔中。
7.根据权利要求1所述的传递装置，其中，润滑剂流穿过的润滑剂流孔沿着所述多个动力传递销的每一个的纵向方向设置在所述多个动力传递销的每一个中。
8.根据权利要求7所述的传递装置，其中，润滑剂输入和输出所通过的润滑剂入口和润滑剂出口被设置在每个所述动力传递销的侧壁中以便连接到所述润滑剂流孔。
9.根据权利要求8所述的传递装置，其中，所述润滑剂入口和润滑剂出口在所述润滑剂流孔的相对两端部处沿所述多个动力传递销的径向方向布置在相反的方向上。
10.根据权利要求1所述的传递装置，其中，所述输入齿轮还包括：
输入齿轮轴，所述输入齿轮轴从所述输入齿轮主体的中心区域突出。
11.根据权利要求10所述的传递装置，其中，所述多个输入齿形为从次摆线齿形、摆线齿形和渐开线齿形中选出的任意一种齿形。
12.根据权利要求1所述的传递装置，其中，所述输入齿轮为单个输入齿轮，并且所述多个针齿轮关于布置在所述多个针齿轮之间的所述单个输入齿轮成对设置。
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