CN110285201B - 一种面接触式滑动拨叉装置及滑动拨叉方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面接触式滑动拨叉装置及滑动拨叉方法，属于拨叉装置技术领域，解决了现有传动销与拨叉装置之间为线接触，导致磨损严重的技术问题。本发明的面接触式滑动拨叉装置，包括滚珠丝杆、丝杠螺母、传动销、输出轴以及结构形同的第一转接块和第二转接块；丝杠螺母与滚珠丝杠滚动连接，传动销与丝杠螺母固定连接，传动销设有凸台；凸台与第一转接块和第二转接块的内侧面之间为面接触；输出轴上设有U型开口拨叉结构，该U型开口拨叉结构与第一转接块和第二转接块的外侧面之间为面接触。本发明提供的滑动拨叉装置的传动销与输出轴之间为面接触，避免了相互接触及相互磨损，能有效提升产品的使用寿命。

Description

一种面接触式滑动拨叉装置及滑动拨叉方法

技术领域

本发明涉及拨叉装置技术领域，尤其涉及一种面接触式滑动拨叉装置及滑动拨叉方法。

背景技术

拨叉结构广泛应用于旋转类执行机构中，其中一种常见的运动类型为滚珠丝杠加拨叉形式。电动机直接或者间接带动滚珠丝杠做旋转运动，丝杠螺母将旋转运动转化为直线运动，带动含拨叉结构的输出轴旋转。通常采用传动销来带动拨叉运动，传动销通过一个圆柱面与拨叉开口配合，两者之间为线接触。传动销与丝杠螺母可以分为两个零件，两者之间固连，或者合成一个零件，该零件为一个含有圆柱面特征的螺母。

采用含有圆柱面特征的传动销直接带动拨叉旋转，优点是结构简单，配合面少，缺点是产品使用寿命短。由于传动销与拨叉之间为线接触，接触应力大，长时间工作后，易出现磨损，特别是作用在输出轴的负载较大时。当磨损较大时，配合间隙会随之增大，导致产品报废，缩短了产品的整体使用寿命。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种面接触式滑动拨叉装置及滑动拨叉方法，用以解决现传动销与拨叉装置之间为线接触，导致相互磨损严重的技术问题。

本发明目的主要是通过以下技术方案实现：

一方面，本发明公开了一种面接触式滑动拨叉装置，包括滚珠丝杆、丝杠螺母、传动销和输出轴，传动销和输出轴之间设有结构相同的第一转接块和第二转接块；丝杠螺母与滚珠丝杠滚动连接，传动销与丝杠螺母固定连接，传动销设有凸台；凸台与第一转接块和第二转接块的内侧面之间为面接触；输出轴上设有U型开口拨叉结构，有U型开口拨叉结构与第一转接块和第二转接块的外侧面之间为面接触。

在一中可能的设计中，凸台设有球形面；第一转接块和第二转接块的内侧面分别为第一球面和第二球面；第一转接块和第二转接块的外侧面分别设有第一平面和第二平面；凸台与第一球面和第二球面组成球面副；U型开口拨叉结构与第一平面和第二平面组成滑动副。

在一中可能的设计中，凸台设有圆柱形面；第一转接块和第二转接块的内侧面分别为第一圆柱面和第二圆柱面；第一转接块和第二转接块的外侧面分别设有第一平面和第二平面；凸台与第一圆柱面和第二圆柱面组成圆柱面副；U型开口拨叉结构与第一平面和第二平面组成滑动副。

在一中可能的设计中，第一转接块和第二转接块相对于传动销对称安装。

在一中可能的设计中，还包括第一轴承与基座，滚珠丝杆两端通过第一轴承与基座固定连接。

在一中可能的设计中，还包括第二轴承与基座，输出轴两端通过第二轴承与基座固定连接。

另一方面，本发明还公开了一种面接触式滑动拨叉方法，采用上述的任一项的面接触式滑动拨叉装置，该滑动拨叉方法包括以下步骤：

步骤S1：滚珠丝杠在外力作用下旋转，丝杠螺母和传动销沿滚珠丝杠轴线方向做直线运动；

步骤S2：传动销通过与第一转接块和第二转接块的第一球面和第二球面进行配合，形成球面副，并带动拨叉结构转动。

进一步地，在步骤S2中，当输出轴在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块和第二转接块相对于传动销做俯仰或者偏航运动，球面副阻止输出轴的变形传递至传动销上。

再一方面，本发明还公开了一种面接触式滑动拨叉方法，采用上述的面接触式滑动拨叉装置，滑动拨叉方法包括以下步骤：

步骤S1：滚珠丝杠在外力作用下旋转，丝杠螺母和传动销沿滚珠丝杠轴线方向做直线运动；

步骤S2：传动销通过与第一转接块和第二转接块的第一圆柱面和第二圆柱面进行配合，形成圆柱面副，并带动拨叉结构转动。

进一步地，在步骤S2中，当输出轴在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块和第二转接块会相对于传动销做俯仰或者偏航运动，圆柱面副阻止输出轴的变形传递至传动销上。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

(1)与现有技术相比，本发明在传动销与输出轴之间设置第一转接块和第二转接块，避免了传动销和输出轴之间的线接触，进而避免了由于线接触带来的相互磨损，从而提升了产品的使用寿命。

(2)本发明第一转接块和第二转接块的内侧面始终与传动销的凸台保持球面接触或圆柱面接触，同时第一转接块和第二转接块的外侧面与拨叉开口保持平面接触，该球面或圆柱面接触方式能够避免由于输出轴沿径向变形引发的附加应力，进而当输出轴在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块和第二转接块会相对于传动销做俯仰或者偏航运动，从而避免了输出轴的变形不会传递至传动销上。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例1提供的面接触式滑动拨叉装置正视图；

图2为本发明实施例1提供的面接触式滑动拨叉装置剖面图。

附图标记：

1-滚珠丝杠；2-螺母；3-传动销；4-第一转接块；5-输出轴；6-第二转接块。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，公开了一种面接触式滑动拨叉装置，如图1和图2所示，该滑动拨叉装置包括滚珠丝杆、丝杠螺母2、传动销3和输出轴5，传动销3和输出轴5之间设有结构相同的第一转接块4和第二转接块6；丝杠螺母2与滚珠丝杠1滚动连接，传动销3与丝杠螺母2固定连接，传动销3设有凸台；凸台与第一转接块4和第二转接块6的内侧面之间为面接触；输出轴5上设有U型开口拨叉结构，有U型开口拨叉结构与第一转接块4和第二转接块6的外侧面之间为面接触。

具体地，本发明的面接触式拨叉装置包括滚珠丝杠1、丝杠螺母2、传动销3和输出轴5，在传动销3和输出轴5之间还设有第一转接块4和第二转接块6；传动销3与第一转接块4和第二转接块6之间为面接触；在输出轴5上设有U型开口拨叉结构，U型开口拨叉结构与第一转接块4和第二转接块6之间也为面接触；当滚珠丝杠1做旋转运动时，丝杠螺母2带动传动销3沿滚珠丝杠1轴向方向做直线运动，滚珠丝杠1带动传动销3做直线运动，由于传动销3与第一转接块4和第二转接块6之间为面接触，且第一转接块4和第二转接块6与U型开口拨叉结构之间也为面接触，因此，当传动销3带动U型开口拨叉结构做直线运动时，能够避免传动销3与输出轴5之间的剧烈摩擦，尤其对于输出轴5具有较大负载时，该传动销3与输出轴5之间的间接接触形式能够大大提高滑动拨叉装置的使用寿命。

与现有技术相比，本发明在传动销3与输出轴5之间设置第一转接块4和第二转接块6，避免了传动销3和输出轴5之间的直接接触，进而避免了由于直接接触带来的相互磨损；由于本发明的传动销3和输出轴5与第一转接块4和第二转接块6之间均为面接触，降低了彼此之间的接触应力，进而提升了产品的使用寿命。

可以理解的是，当输出轴5在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块4和第二转接块6会相对于传动销3做俯仰或者偏航运动，为了避免输出轴5的变形不会传递至传动销3上，本发明在传动销3的凸台上设有球形面；第一转接块4和第二转接块6的内侧面分别为第一球面和第二球面；第一转接块4和第二转接块6的外侧面分别设有第一平面和第二平面；凸台的球形面与第一球面和第二球面组成球面副；U型开口拨叉结构与第一平面和第二平面组成滑动副。

在运动过程中，由于第一转接块4和第二转接块6的内侧面始终与传动销3的凸台保持球面接触，同时第一转接块4和第二转接块6的外侧面与拨叉开口保持平面接触，该球面接触方式和平面接触方式能够避免输出轴5沿径向变形引发的附加应力，进而当输出轴5在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块4和第二转接块6会相对于传动销3做俯仰或者偏航运动，避免了输出轴5的变形不会传递至传动销3上。

需要注意的是，第一转接块4和第二转接块6相对于传动销3对称安装。具体地，由于第一转接块4和第二转接块6为结构相同的两个零件，第一转接块4和第二转接块6之间无直接接触，又由于U型开口为对称结构，传动销3上的凸台也为对称结构，因此，第一转接块4和第二转接块6对称安装。

为了固定滚珠丝杠1和输出轴5，本发明的滚珠丝杆两端通过第一轴承与基座固定连接；输出轴5的两端通过第二轴承与基座连接。通过第一轴承将滚珠丝杠1固定到基座上，能够保证电动机平稳的带动滚珠丝杠1做旋转运动和保证丝杠螺母2将运动转化为直线运动；另外，通过第二轴承将输出轴5固定到基座上，能够保证传动销3通过第一转接块4和第二转接块6带动输出轴5平稳旋转。

实施例2

本实施例提供了一种面接触式滑动拨叉装置，其结构与实施例1提供的面接触式滑动拨叉装置的结构基本相同，区别仅在于传动销3上凸台的形状为圆柱形，对应地，第一转接块4和第二转接块6的内侧面也为圆柱形，且圆柱形凸台与第一转接块4和第二转接块6之间配合使用，形成滑动副。

具体地，本实施例的传动销3的凸台上设有圆柱形面；第一转接块4和第二转接块6的内侧面分别为第一圆柱面和第二圆柱面；第一转接块4和第二转接块6的外侧面分别设有第一平面和第二平面；凸台与第一圆柱面和第二圆柱面组成圆柱面副；U型开口拨叉结构与第一平面和第二平面组成滑动副。

在运动过程中，由于第一转接块4和第二转接块6的内侧面始终与传动销3的凸台保持球面接触，同时第一转接块4和第二转接块6的外侧面与拨叉开口保持平面接触，该球面接触方式和平面接触方式能够避免输出轴5沿径向变形引发的附加应力，进而当输出轴5在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块4和第二转接块6会相对于传动销3做俯仰或者偏航运动，避免了输出轴5的变形不会传递至传动销3上。

本实施例提供的面接触式滑动拨叉装置的有益效果与实施例1提供的面接触式滑动拨叉装置的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

实施例3

本实施例提供了一种面接触式滑动拨叉方法，采用实施例1提供面接触式滑动拨叉装置，该面接触式滑动拨叉方法包括以下步骤：

步骤S1：滚珠丝杠1在外力作用下旋转，丝杠螺母2和传动销3沿滚珠丝杠1轴线方向做直线运动；

步骤S2：传动销3通过与第一转接块4和第二转接块6的第一球面和第二球面进行配合，形成球面副，并带动输出轴5转动。

需要说明的是，在步骤S2中，当输出轴5在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块4和第二转接块6相对于传动销3做俯仰或者偏航运动，球面副阻止输出轴5的变形传递至传动销3上。

实施例4

本实施例提供了一种面接触式滑动拨叉方法，采用实施例2提供面接触式滑动拨叉装置，该面接触式滑动拨叉方法包括以下步骤：

步骤S1：滚珠丝杠1在外力作用下旋转，丝杠螺母2和传动销3沿滚珠丝杠1轴线方向做直线运动；

步骤S2：传动销3通过与第一转接块4和第二转接块6的第一圆柱面和第二圆柱面进行配合，形成圆柱面副，并带动输出轴5转动。

需要强调的是，在步骤S2中，当输出轴5在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块4和第二转接块6相对于传动销3做俯仰或者偏航运动，圆柱面副阻止输出轴5的变形传递至传动销3上。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种面接触式滑动拨叉装置，其特征在于，包括滚珠丝杆、丝杠螺母、传动销和输出轴，所述传动销和输出轴之间设有结构相同的第一转接块和第二转接块；所述丝杠螺母与滚珠丝杠滚动连接，所述传动销与丝杠螺母固定连接，所述传动销设有凸台；所述凸台与第一转接块和第二转接块的内侧面之间为面接触；

所述输出轴上设有U型开口拨叉结构，所述有U型开口拨叉结构与第一转接块和第二转接块的外侧面之间为面接触；

所述凸台设有球形面；所述第一转接块和第二转接块的内侧面分别为第一球面和第二球面；所述第一转接块和第二转接块的外侧面分别设有第一平面和第二平面；所述凸台与所述第一球面和第二球面组成球面副；所述U型开口拨叉结构与所述第一平面和第二平面组成滑动副。

2.根据权利要求1所述的面接触式滑动拨叉装置，其特征在于，所述凸台设有圆柱形面；所述第一转接块和第二转接块的内侧面分别为第一圆柱面和第二圆柱面；所述第一转接块和第二转接块的外侧面分别设有第一平面和第二平面；所述凸台与所述第一圆柱面和第二圆柱面组成圆柱面副；所述U型开口拨叉结构与所述第一平面和第二平面组成滑动副。

3.根据权利要求1所述的面接触式滑动拨叉装置，其特征在于，所述第一转接块和第二转接块相对于所述传动销对称安装。

4.根据权利要求1所述的面接触式滑动拨叉装置，其特征在于，还包括第一轴承与基座，所述滚珠丝杆两端通过第一轴承与所述基座固定连接。

5.根据权利要求1所述的面接触式滑动拨叉装置，其特征在于，还包括第二轴承与基座，所述输出轴两端通过第二轴承与所述基座固定连接。

6.一种面接触式滑动拨叉方法，其特征在于，采用权利要求1、2、4、5任一项所述的面接触式滑动拨叉装置，所述滑动拨叉方法包括以下步骤：

步骤S1：旋转滚珠丝杠，丝杠螺母和传动销沿滚珠丝杠的轴线方向做直线运动；

步骤S2：传动销与第一球面和第二球面进行配合，形成球面副，并带动拨叉结构转动。

7.根据权利要求6所述的面接触式滑动拨叉方法，其特征在于，在所述步骤S2中，当输出轴在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块和第二转接块相对于传动销做俯仰或者偏航运动，所述球面副阻止输出轴的变形传递至传动销上。

8.一种面接触式滑动拨叉方法，其特征在于，采用权利要求1、2-5任一项所述的面接触式滑动拨叉装置，所述滑动拨叉方法包括以下步骤：

步骤S1：滚珠丝杠在外力作用下旋转，丝杠螺母和传动销沿滚珠丝杠的轴线方向做直线运动；

步骤S2：传动销与第一圆柱面和第二圆柱面进行配合，形成圆柱面副，并带动拨叉结构转动。

9.根据权利要求8所述的面接触式滑动拨叉方法，其特征在于，在所述步骤S2中，当输出轴在外部负载作用下发生俯仰或者偏航变形时，第一转接块和第二转接块相对于传动销做俯仰或者偏航运动，所述圆柱面副阻止输出轴的变形传递至传动销上。

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