CN103573836A - 双向有限位移圆柱滚子花键传动副 - Google Patents

Abstract

一种双向有限位移圆柱滚子花键传动副，包括轴1和轴套2、圆柱滚子3和端板4，轴外表面有2或4道对称均布的直角形滚道槽；轴轴套内表面也有2或4道对称布置的直角形滚道槽，每个槽有两个对称面，以便双向受力，内外表面的槽刚好能合成一个正方形截面的孔道，即滚道孔，滚道孔中可放入圆柱滚子，滚柱的直径等于正方形的边长，高度略小于正方形边长，因此在滚道孔中，圆柱滚子表面与内外套滚道接触受力，可以滚动，同时圆柱滚子端面与内外套槽表面确保存在间隙，不阻碍滚动。圆柱滚子排列长度小于滚道孔的长度，其差值的2倍等于轮和轴能够相对移动的最大距离。端板4连接到外轴套两端用来封闭滚道孔，保持滚柱和滚道孔中润滑脂。以上设计用圆柱滚子代替钢球，相对于同规格的轴，能提供更大的传动功率或力能；具有较小轴套直径，简单实用可靠。

Description

双向有限位移圆柱滚子花键传动副

技术领域

本发明属于机械传动技术，特别是轴和轮毂之间的连接和传动，能够在传递转矩的同时，实现轮毂和轴之间的双向位移，主要用于变速传动。

背景技术

在此处键入背景技术描述段落。在传统的机械传动设计中，轮毂和轴之间通常使用，过盈配合、销子、键或花键进行连接，以传递动力或运动。由于连接部位半径比轮缘半径小很多，界面上存在很大的应力，通常不能同时轴向变化轮毂的位置，例如在摩托车变速箱中，为了移动齿轮必须使用离合器切断动力后才能拨动齿轮位置，实现档位切换，雅马哈在CY80发动机变速箱中采用了滚珠花键来进行改善。随着机电一体化技术的兴起，旋转和直线复合运动的需求增加，先后出现了日本THK韩国WON、台湾TBI品牌的滚珠花键，它们以3列或2列循环式钢球及弧形槽为特征构成花键传动副，轴和轮套间有滚轴循环的通道，轮和轴之间能够实现长距离的轴向移动，并在机器人和自动化设备中得到应用。

但是现有这些技术存在不足：由于使用钢球作为键，钢球与弧形槽之间接触面小，许用应力有限，如果使用圆柱体的滚子代替钢球则可增大接触面，许用应力必然增大许多倍；另外存在许多应用场合，轮与轴之间不需要很大的移动范围，比如变速箱中轮和轴之间只需要往复移动较少的距离，可以不需要循环使用滚动体，这就可以使用圆柱滚子作为滚动体，同时去掉多余构造，可以降低成本、缩小体积、提高可靠性，这对于大批量生产的产品非常有利。本发明便是基于增大传动能力，简化和适用的创新原则设计了双向有限位移双列滚柱传动副，并将其用于无刷变速电机的永磁转子和轴，这种电机能高速旋转输出较大扭矩同时又能轴向移动实现恒功率无极变速特性。

发明内容

本发明是这样来实现的，包括轴1和轴套2、圆柱滚子3和端板4，轴和轴套之间留有足够间隙；轴外表面有2或4道对称均布的直角形滚道槽；轴轴套内表面也有2或4道对称布置的直角形滚道槽，每个槽有两个对称面，以便双向受力，内外表面的槽刚好能合成一个正方形截面的孔道，即滚道孔，滚道孔中可放入圆柱滚子，滚柱的的直径等于正方形的边长，高度略小于正方形边长，因此在滚道孔中，圆柱滚子表面与内外套滚道接触受力，可以滚动，同时圆柱滚子端面与内外套槽表面确保存在间隙，不阻碍滚动。由于滚到为直角90度，存在2槽180度分布和4槽90度分布两种设计，对于2槽180度对称的设计，圆柱滚子在槽中是相互垂直交错排列的，每槽至少4个，每一面至少两个，这种排列能使轮和轴保持同心和双向受力，多余4个的圆柱滚子可依据受力状况选择摆放方向。对于4槽90度均布的设计，则既可交错排列，也可同向排列。圆柱滚子排列长度要小于滚道孔的长度，其差值的2倍等于轮和轴能够相对移动的最大距离。端板4连接到外轴套两端用来封闭滚道孔，保持滚柱和滚道孔中润滑脂。

以上设计用滚柱代替钢球，相对于同规格的轴，能提供更大的传动功率或力能；去掉滚动体循环构造后，可缩小轴套直径，简化加工工艺，使实用性、适用性、可靠性都得以提高；这种可以滚动的键连接方式位移范围有限，但任然有广泛的应用基础，在某些应用中甚至也是不可替代的。

 附图说明

图1是本发明的3D结构示意图

具体实施例

下面，以4槽圆柱滚子花键为例，结合图1对本发明进行详细的说明。本发明的主要构成包括带直角槽的轴1、带对应直角槽的轴套2、圆柱滚子3和端板4，轴1外表面有4道对称均布的直角形滚道槽，每个槽有两个对称面，可称为a滚道、b滚道；轴套2内表面也有4道对称布置的直角形滚道槽，每个槽也有两个对称面，对应称为A滚道、B滚道，内外表面的槽刚好能合成一个正方形截面的孔道，即滚道孔，滚道孔中可放入圆柱滚子，圆柱滚子直径等于正方形的边长，高度略小于正方形边长，使得在滚道孔中，圆柱滚子表面与内外套滚道接触受力，可以滚动，同时圆柱滚子端面与内外套槽表面确保存在间隙，不阻碍滚动。滚柱在滚道孔中同方向排列，由于有4个滚道，分别在±45°、±135°对称，所以能够双向传递相同扭矩，并且能使轴套和轴在同一理论轴线上。轴套的长度通常小于轴槽的长度，并且滚柱排列长度又小于槽孔的有效长度，其差值的2倍等于轮和轴能够相对移动的最大距离。端板4具有轴的断面形状的孔，连接到外轴套并可随轴套滑动，其配合能封闭滚道孔，还具有保持润滑脂和圆柱滚子的作用。

Claims (4)

1.一种双向有限位移圆柱滚子花键传动副，包括轴1和轴套2、圆柱滚子3和端板4，其特征在于轴和轴套之间留有足够间隙，轴外表面有2或4道对称均布的直角形滚道槽，轴套内表面也有2或4道对称布置的直角形滚道槽，每个槽有两个相互垂直且对称的光滑平面，轴和轴套表面的槽刚好能合成一个正方形截面的滚道孔，滚道孔中可放入圆柱滚子，圆柱滚子的直径等于正方形的边长，圆柱滚子表面分别与轴1和轴套2上的滚道接触受力且容以滚动，圆柱滚子高度略小于正方形边长，端面与滚道孔表面存在浮动间隙，极少阻碍滚动，端板4连接到外轴套两端用来封闭滚道孔，保持滚柱和滚道孔中润滑脂。

2.依据权利要求一所述一种双向有限位移圆柱滚子花键传动副，其特征在于圆柱滚子排列长度要小于滚道孔的有效长度，其差值的2倍等于轮和轴能够相对移动的最大距离。

3.依据权利要求一所述一种双向有限位移圆柱滚子花键传动副，所述2道对称均布的直角形滚道槽间隔为180度，每槽至少4个圆柱滚子，圆柱滚子在槽中是相互垂直交错排列的，每一面至少两个，使轮和轴保持同心和双向受力。

4.依据权利要求一所述一种双向有限位移圆柱滚子花键传动副，所述4道对称均布的直角形滚道槽为间隔为90度，每槽至少有2个同向平行排列且相邻滚道槽中的圆柱滚子相互垂直。

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