CN105889441A - 传动装置及其齿条拐角转向机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传动技术领域，提供传动装置及齿条拐角转向机构，齿条拐角转向机构包括输入齿轮及齿条转向组件，齿条转向组件包括柱塞及多个齿条单元，柱塞呈直条状且沿直线轨迹运动，柱塞靠近输入齿轮的侧壁为第一齿面，各齿条单元靠近输入齿轮的侧壁为第二齿面，与柱塞相邻的齿条单元倾斜连接于柱塞的尾端，其他各齿条单元依次倾斜连接于前一齿条单元的尾端，当各齿条单元的第二齿面与输入齿轮啮合时该齿条单元转动与柱塞位于一条直线。利用处于水平位置的齿条单元来带动其他齿条单元，通过齿条单元的可转动保证转向机构的柔性转向，将输入齿轮的往复转动转换成柱塞的往复平动，运行平稳、连续性好；噪音低；承载能力大，可靠；结构紧凑，体积小巧。

Description

传动装置及其齿条拐角转向机构

技术领域

本发明涉及传动技术领域，更具体地说，是涉及一种传动装置及其齿条拐角转向机构。

背景技术

在传动机构中，齿轮齿条传动机构主要用于将齿轮的旋转运动转换为齿条的直线运动，其中齿条作为一个整体，通常只沿某一直线进行往复运动。

而要实现齿条转向且传递连续的运动和动力，一般在拐角处设置圆弧轨道，使齿条在轨道中实现转向。但利圆弧轨道的转向机构运动平稳性差，易卡死，齿条与圆弧轨道之间的摩擦较大，传动效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供传动装置及其齿条拐角转向机构，旨在解决现有技术中存在的齿条拐角转向中平稳性差，易卡死，传动效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种齿条拐角转向机构，包括输入齿轮以及由所述输入齿轮带动的齿条转向组件，所述齿条转向组件包括柱塞以及依次活动连接于所述柱塞尾端且排列呈拐角状的多个齿条单元，所述柱塞呈直条状且沿直线轨迹运动，所述柱塞靠近所述输入齿轮的侧壁为可与所述输入齿轮啮合的第一齿面，各所述齿条单元靠近所述输入齿轮的侧壁为可与所述输入齿轮啮合的第二齿面，与所述柱塞相邻的齿条单元倾斜连接于所述柱塞的尾端，其他各齿条单元依次倾斜连接于前一齿条单元的尾端，当各所述齿条单元的第二齿面与所述输入齿轮啮合时该齿条单元转动与所述柱塞位于一条直线。

可选地，各所述齿条单元包括本体，所述本体的前侧设有连接部，所述本体的后侧向内凹陷形成第一连接槽，所述柱塞的尾端设有第二连接槽，与所述柱塞相邻的齿条单元的连接部伸入所述第二连接槽内并通过连接柱转动连接；其他各齿条单元的连接部依次伸入前一齿条单元的第一连接槽内并通过连接柱转动连接。

可选地，各所述连接部为一体成型于所述本体上的连接块，所述本体靠近所述输入齿轮的侧壁为所述第二齿面，所述连接块靠近所述输入齿轮的侧壁与所述第二齿面平齐，且所述第二齿面延伸至所述连接块靠近所述输入齿轮的侧壁上，所述连接柱平行于所述第二齿面设置。

可选地，各所述连接柱位于所述拐角的圆弧轨迹上。

可选地，各所述本体的后壁面与所述第二齿面的连接处设有第一斜面。

可选地，所述第一连接槽内与所述连接部插入方向相对的内壁面与所述第二齿面的连接处设有第二斜面；所述第二连接槽内与所述连接部插入方向相对的内壁面与所述第一齿面的连接处设有第三斜面。

可选地，还包括壳体、缸体以及保持架，所述壳体具有拐角，所述缸体设于所述拐角的前侧，所述柱塞穿设于所述缸体内，各所述齿条单元位于所述拐角处，所述输入齿轮固定于所述保持架上。

可选地，所述保持架包括截面呈“C”型状的管口部以及由所述管口部的两端部向上延伸的固定部，所述管口部与所述缸体对接以供所述柱塞与各所述齿条单元通过，所述输入齿轮固定于两所述固定部之间。

可选地，所述管口部的底部设有滚针。

本发明还提供了一种传动装置，包括上述的齿条拐角转向机构。

本发明中，齿条拐角转向机构利用位于水平位置的齿条单元来带动其他齿条单元，并通过齿条单元的可转动结构保证转向机构的柔性转向，可将输入齿轮的往复转动转换成柱塞的往复平动，且运行平稳性、连续性好；噪音低；承载能力大，工作可靠；而且，结构紧凑，体积小巧。

附图说明

图1是本发明实施例提供的齿条拐角转向机构的结构示意图；

图2是本发明实施例中齿条转向组件的结构示意图；

图3是本发明实施例中齿条单元的结构示意图；

图4是本发明实施例中齿条单元的俯视图；

图5是图2中A处放大图；

图6是本发明实施例中齿条转向组件与缸体的装配示意图；

图7是本发明实施例中齿条拐角转向机构在进行拐角前的结构示意图；

图8是本发明实施例中齿条拐角转向机构完成拐角后的结构示意图；

图9是本发明实施例中齿条转向组件的运动轨迹图；

10-输入齿轮； 20-齿条转向组件； 21-柱塞；

211-第一齿面； 212-第二连接槽； 22-齿条单元；

221-第二齿面； 222-本体； 223-连接部；

224-第一连接槽； 225-第一连接孔； 226-第二连接孔；

227-第一斜面； 228-第二斜面； 30-壳体；

40-缸体； 50-保持架； 51-管口部；

52-固定部； 60-滚针。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

参照图1、图2，本发明提供的一种齿条拐角转向机构，包括输入齿轮10以及由输入齿轮10带动的齿条转向组件20。其中，齿条转向组件20包括柱塞21以及依次活动连接于柱塞21尾端且排列呈拐角状的多个齿条单元22。输入齿轮10位于齿条转向组件20的一侧，柱塞21呈直条状且沿直线轨迹运动，柱塞21靠近输入齿轮10的侧壁为第一齿面211，各齿条单元22靠近输入齿轮10的侧壁为第二齿面221，第一齿面211的齿形与第二齿面221的齿形相同，均可与输入齿轮10啮合。其中，与柱塞21相邻的齿条单元22倾斜连接于柱塞21的尾端，其他各齿条单元22依次倾斜连接于前一齿条单元22的尾端，由于柱塞21呈直条状且沿直线轨迹运动，柱塞21运动带动各齿条单元22向前移动时，当各齿条单元22的第二齿面221与输入齿轮10啮合时该齿条单元22转动一定角度与柱塞21位于一条直线。

本发明中，利用柱塞21来带动处于水平位置与之相邻的齿条单元22，并利用此齿条单元22带动多个处于拐角处的其他齿条单元22，在这一过程中通过齿条单元22的可转动结构保证转向机构的柔性转向，将输入齿轮10的往复转动转换成柱塞21的往复平动，且运行平稳性、连续性好；噪音低；承载能力大，工作可靠；而且，结构紧凑，体积小巧。

结合图3、图4，本实施例中，各齿条单元22结构相同。齿条单元22包括本体222，本体222的前侧设有连接部223，本体222的后侧向内凹陷形成第一连接槽224。而柱塞21的尾端设有第二连接槽212，与柱塞21相邻的齿条单元22的连接部223伸入第二连接槽212内并通过连接柱(图中未示出)转动连接。其他各齿条单元22的连接部223依次伸入前一齿条单元22的第一连接槽224内并通过连接柱转动连接。

具体地，本体222呈六面体状，而连接部223为一体成型于本体222上的连接块。连接块居中设于本体222的前侧。本体222靠近输入齿轮10的侧壁为上述的第二齿面221，而连接块靠近输入齿轮10的侧壁延伸与第二齿面221平齐，第二齿面221延伸至连接块靠近输入齿轮10的侧壁上，即是连接块靠近输入齿轮10的侧壁上也设有与第二齿面221相同的齿形用于与输入齿轮10啮合。对应的，第一连接槽224也是贯通本体222的两相对侧壁设置。这样，当连接块伸入第一连接槽224时，连接块上的齿形恰好填充第一连接槽224处的齿形的空缺，使后一齿条单元22的齿形能与前一齿条单元22的齿形融合。同样的，上述结构使齿条单元22与柱塞21连接时结构也更紧凑，融合更好。

而第一连接槽224的两相对侧壁设置有两第一连接孔225，连接块设有第二连接孔226，当连接块插入第一连接槽224时，第二连接孔226与两第一连接孔225正对，连接柱依次穿过三个连接孔即实现相邻齿条单元22的连接。本实施例中，连接柱为销钉。齿条单元22与柱塞21的连接结构与相邻齿条单元22之间的连接结构相同，也采用销钉连接。销钉平行于第二齿面221、第一齿面211设置，即由图2中所示，销钉是上下设置的。这样，各齿条单元22即可绕销钉向内、外转动。

本实施例中，多个齿条单元22连接呈拐角状，拐角具有一圆心，各齿条单元22以此圆心转动，各连接柱即销钉均位于拐角的圆弧轨迹上。

各齿条单元22的本体222的后壁面与第二齿面221的连接处设有第一斜面227。结合图3、图5，当齿条单元22在行进过程中，后一齿条单元22前端内侧贴靠前一齿条单元22后端内侧，此处设置的第一斜面227，不仅避免相邻两齿条单元22于贴靠处发生干涉，而且，第一斜面227也用于控制相邻两齿条单元22在拐角前之间的夹角，使齿条单元22能沿拐角的圆弧轨迹行进。

同样的，为了避免干涉及控制夹角，第一连接槽224内与连接部223插入方向相对的内壁面与第二齿面221的连接处设有第二斜面228；在第二连接槽212内与连接部223插入方向相对的内壁面与第一齿面211的连接处设有第三斜面(图中未示出)。

优选地，本实施例中，第一齿面211的齿形与第二齿面221的齿形均为斜齿，相应的，输入齿轮10也为斜齿轮。输入齿轮10通过斜齿与柱塞21及各齿条单元22啮合，重合度较高，可实现较大力矩的传动。当然，也可以将第一齿面211与第二齿面221均为设置为直齿面。

结合图1、图6，本实施例中，齿条拐角转向机构还包括壳体30、缸体40以及保持架50。壳体30具有直角拐角，缸体40设于拐角的前侧，即位于一直角边处。柱塞21穿设于缸体40内，各齿条单元22位于拐角处，输入齿轮10固定于保持架50上。当然，此处拐角也可以为非直角拐角，本实施例中齿条拐角转向机构中拐角角度不限。

保持架50包括截面呈“C”型状的管口部51以及由管口部51的两端部向上延伸的固定部52，管口部51与缸体40对接以供柱塞21与各齿条单元22通过，输入齿轮10固定于两固定部52之间。通过上述结构来固定以上各部件，使得转向机构整体结构紧凑，充分利用拐角空间放置齿条，实现柱塞21长距离直线运动。

本实施例中，在管口部51的底部设有滚针60。滚针60的设置，使转动与滚动结合，减小柱塞21与齿条单元22在行进时与保持架50之间的摩擦，有利于提高传动效率，减小噪音和减小冲击。

参照图7、图8，输入齿轮10转动时带动柱塞21前进进入缸体40中，并沿缸体40做直线运动。柱塞21前进也带动与之相连的多个齿条单元22沿拐角前进。当如图7中，运动初始时，相邻齿条单元22是倾斜连接的，当齿条单元22与输入齿轮10啮合时，齿条单元22转动与柱塞21呈一条直线。

参照图9所示，齿条单元22在拐角转向前进时，输入齿轮10带动柱塞21前进时，柱塞21与其相邻的齿条单元22的连接点A沿水平直线运动，即第一阶段，此时齿条单元22与水平方向之前的夹角a逐渐减小到0；其他各齿条单元22前进时，齿条单元22之间的连接点B，点C，点D之间保持齿条单元22的固定长度，且各点均位于拐角圆(如图中虚线所示)上，绕拐角圆的圆心转动，即第二阶段，齿条单元22之间的夹角固定不变；最后一节齿条单元22的连接点E，当未进入拐角的圆弧区域时沿竖直方向运动，即第一阶段，点C和点D之间的齿条单元22与竖直方向的夹角b由0逐渐加大，当进入拐角圆弧时即进入第二阶段，夹角b达到最大值即齿条单元22的第一斜面227角度。当输入齿轮10反向驱动时，原理与上述运动相同，仅方向相反。

本发明还提供了一种传动装置(图中未示出)，此传动装置包含上述的齿条拐角转向机构。利用上述的齿条拐角转向机构，使得传动机构内部可柔性转向，且运行平稳性、连续性好；噪音低；承载能力大，工作可靠；而且，结构紧凑，体积小巧。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿条拐角转向机构，包括输入齿轮以及由所述输入齿轮带动的齿条转向组件，其特征在于：所述齿条转向组件包括柱塞以及依次活动连接于所述柱塞尾端且排列呈拐角状的多个齿条单元，所述柱塞呈直条状且沿直线轨迹运动，所述柱塞靠近所述输入齿轮的侧壁为可与所述输入齿轮啮合的第一齿面，各所述齿条单元靠近所述输入齿轮的侧壁为可与所述输入齿轮啮合的第二齿面，与所述柱塞相邻的齿条单元倾斜连接于所述柱塞的尾端，其他各齿条单元依次倾斜连接于前一齿条单元的尾端，当各所述齿条单元的第二齿面与所述输入齿轮啮合时该齿条单元转动与所述柱塞位于一条直线。

2.如权利要求1所述的齿条拐角转向机构，其特征在于：各所述齿条单元包括本体，所述本体的前侧设有连接部，所述本体的后侧向内凹陷形成第一连接槽，所述柱塞的尾端设有第二连接槽，与所述柱塞相邻的齿条单元的连接部伸入所述第二连接槽内并通过连接柱转动连接；其他各齿条单元的连接部依次伸入前一齿条单元的第一连接槽内并通过连接柱转动连接。

3.如权利要求2所述的齿条拐角转向机构，其特征在于：各所述连接部为一体成型于所述本体上的连接块，所述本体靠近所述输入齿轮的侧壁为所述第二齿面，所述连接块靠近所述输入齿轮的侧壁与所述第二齿面平齐，且所述第二齿面延伸至所述连接块靠近所述输入齿轮的侧壁上，所述连接柱平行于所述第二齿面设置。

4.如权利要求2所述的齿条拐角转向机构，其特征在于：各所述连接柱位于所述拐角的圆弧轨迹上。

5.如权利要求2所述的齿条拐角转向机构，其特征在于：各所述本体的后壁面与所述第二齿面的连接处设有第一斜面。

6.如权利要求2所述的齿条拐角转向机构，其特征在于：所述第一连接槽内与所述连接部插入方向相对的内壁面与所述第二齿面的连接处设有第二斜面；所述第二连接槽内与所述连接部插入方向相对的内壁面与所述第一齿面的连接处设有第三斜面。

7.如权利要求1至6中任一项所述的齿条拐角转向机构，其特征在于：还包括壳体、缸体以及保持架，所述壳体具有拐角，所述缸体设于所述拐角的前侧，所述柱塞穿设于所述缸体内，各所述齿条单元位于所述拐角处，所述输入齿轮固定于所述保持架上。

8.如权利要求7所述的齿条拐角转向机构，其特征在于：所述保持架包括截面呈“C”型状的管口部以及由所述管口部的两端部向上延伸的固定部，所述管口部与所述缸体对接以供所述柱塞与各所述齿条单元通过，所述输入齿轮固定于两所述固定部之间。

9.如权利要求8所述的齿条拐角转向机构，其特征在于：所述管口部的底部设有滚针。

10.一种传动装置，其特征在于：包括如权利要求1至9中任一项所述的齿条拐角转向机构。