CN111664178A - 一种球冠轴承及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种球冠轴承，包括中心圈、外圈和滚珠，所述滚珠为圆球滚珠，包括中心滚珠、外圈滚珠和圈层间隙滚珠；所述中心滚珠部分嵌至中心圈表面中心的滚珠槽内；所述外圈滚珠部分嵌至外圈表面；所述圈层间隙滚珠分别嵌至中心圈侧面与外圈侧面之间或两个外圈侧面之间。将球冠轴承嵌入球形内关节，球冠外关节任意方向转动或者滑动时，通过球冠轴承上的滚珠，产生滚动摩擦。同时，轴承本身产生的构件间隙可以避免球冠外关节表面和球形内关节表面之间的直接摩擦，从而达到降低机构磨损，延长使用寿命，大幅度降低机构工作成本的目的。

Description

一种球冠轴承及其应用
技术领域
本发明涉及轴承领域，尤其涉及一种球冠轴承。
背景技术
轴承是一种在机械运动、动力传导中大量使用的机械装置。传统的“轴承”是有运转轴线的。轴承的本质，是利用滚动摩擦替代滑动摩擦，从而有效降低机构磨损，延长使用寿命，从而大幅度降低机构工作成本。
本发明用于空间三自由度的机械传动，比如球形关节传动，或者点对面、或者面对面的机械传动，属于无轴传动领域。既支持空间三自由度的扭转、旋转和角度运动，也支持球面或者任意旋转面(含平面)的各种非线性自由滑行运动。填补了轴承技术的一个空白。
发明内容
本发明的目的，是提供一种能够实现空间三自由度的机械无轴传动的、点对面机械传动或面对面机械传动的球冠轴承。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种球冠轴承，包括中心圈、外圈和滚珠，所述滚珠为圆球滚珠，包括中心滚珠、外圈滚珠和圈层间隙滚珠；所述中心滚珠部分嵌至中心圈表面中心的滚珠槽内；所述外圈滚珠部分嵌至外圈表面；所述圈层间隙滚珠分别嵌至中心圈侧面与外圈侧面之间或两个外圈侧面之间。
所述中心圈、外圈、中心滚珠、外圈滚珠和圈层间隙滚珠均采用光滑耐冲击材料制成。
优选的：中心滚珠能够任意方向旋转，中心圈与外圈之间通过圈层间隙滚珠自由旋转。
优选的：分别处于中心圈和外圈表面外部的中心滚珠与外圈滚珠的滚珠球面顶点均在半径R的球面上。
优选的：所述外圈为环形结构。
优选的：所述球冠轴承包括多层外圈。
优选的：所述外圈内外圈滚珠上可以有滚珠盖板。
本发明另外一个目的是提供一种万向关节，即球冠轴承在万向关节中的应用。
所述万向关节包括球形内关节、球冠外关节和球冠轴承；所述球冠轴承内嵌于球形内关节中，所述中心滚珠与外圈滚珠的滚珠球面顶点位于球冠外关节的内表面上。
优选的：所述球冠轴承数量为1个。
优选的：所述球冠轴承数量为多个。
本发明的好处在于：
1.球形关节可以因此实现空间三自由度任意扭转，或者任意角度轴向旋转；
2.球形关节可因此承载各个方向、各种工况的非线性力量冲击；
3.本发明可以推广到面对面的空间三自由度机械传动。
附图说明
图1本发明实施例1球冠轴承示意图；
图2本发明实施例1球冠轴承AA’剖面图；
图3本发明实施例1具有滚珠盖板的球冠轴承示意图；
图4本发明实施例2多层外圈的球冠轴承示意图；
图5本发明球冠轴承在万向关节中应用示意图；
图6本发明多个球冠轴承在万向关节中应用示意图。
图中：1—中心滚珠；2—中心圈；3—外圈滚珠；4—外圈；5—圈层间隙滚珠；6—滚珠盖板；7—球冠外关节；8—球形内关节；9—球冠轴承。
具体实施方式
实施例1
如图1～图3所示，一种球冠轴承，包括中心圈2、外圈4和滚珠，所述滚珠为圆球滚珠，包括中心滚珠1、外圈滚珠3和圈层间隙滚珠5；所述中心滚珠1部分嵌至中心圈2表面中心的滚珠槽内；所述外圈滚珠3部分嵌至外圈4表面；所述圈层间隙滚珠5分别嵌至中心圈2侧面与外圈4 侧面之间。
具体的：中心滚珠1能够任意方向旋转，中心圈2与外圈4之间通过圈层间隙滚珠5自由旋转。
具体的：分别处于中心圈2和外圈4表面外部的中心滚珠1与外圈滚珠3的滚珠球面顶点均在半径R的球面上。
具体的：所述外圈4为环形结构。
具体的，所述外圈4内外圈滚珠3上有滚珠盖板6。
实施例2
如图4所示，一种球冠轴承，包括中心圈2、外圈4和滚珠，所述滚珠为圆球滚珠，包括中心滚珠1、外圈滚珠3和圈层间隙滚珠5；所述中心滚珠1部分嵌至中心圈2表面中心的滚珠槽内；所述外圈滚珠3部分嵌至外圈4表面；所述圈层间隙滚珠5分别两个外圈4侧面之间。
具体的：中心滚珠1能够任意方向旋转，中心圈2与外圈4之间通过圈层间隙滚珠5自由旋转。
具体的：分别处于中心圈2和外圈4表面外部的中心滚珠1与外圈滚珠3的滚珠球面顶点均在半径R的球面上。
具体的：所述外圈4为环形结构。
具体的，所述外圈4内外圈滚珠3上有滚珠盖板6。
具体的，所述球冠轴承包括两个外圈4。
实施例3
一种万向关节，采用了实施例1所述的球冠轴承，如图5所示：所述万向关节包括球冠外关节7，球形内关节8和球冠轴承9；所述球冠轴承 9内嵌于球形内关节8中，所述中心滚珠1与外圈滚珠3的滚珠球面顶点位于球冠外关节7的内表面上。
具体的：所述球冠轴承9数量为1个。
如图6所述，具体的：所述球冠轴承9数量为多个，均匀内嵌分布在球形内关节8上。
轴承安装于球形内关节8的顶部或者任意需要的位置，既是运动时的轴承，也能承载运动机构(球冠外关节7)的重力，以及运行时的各种机械冲击力。可以在同一个关节内部同时安装多个这样的轴承。
球冠外关节7向任意方向转动或者滑动时，通过球冠轴承9上的中心滚珠1和外圈滚珠3，产生滚动摩擦；如果关节机构受到各种机械冲击或者非对称轴向运转时，相应的运动动能通过轴承内外圈的相对运动来消解，此时，轴承中心圈2和外圈4之间的运动磨损，通过圈层间隙滚珠5的滚动摩擦来替代。同时，轴承本身产生的构件间隙可以避免球形内关节8外表面和球冠外关节7内表面之间的直接摩擦，从而达到降低机构磨损，延长使用寿命，大幅度降低机构工作成本的目的。
本发明球冠轴承既可以承载均布载荷，也可以承载各种非均布、非线性、冲击性载荷，凡在这个技术架构范围内，针对不同的运用场景，对本专利进行的各种必要的技术调整与补充，比如修正或者增加内外圈之间自动复位装置，加强耐冲击的机构设置等等，都在本发明的保护范围内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种球冠轴承，包括中心圈(2)、外圈(4)和滚珠，其特征在于：所述滚珠为圆球滚珠，包括中心滚珠(1)、外圈滚珠(3)和圈层间隙滚珠(5)；所述中心滚珠(1)部分嵌至中心圈(2)表面中心的滚珠槽内；所述外圈滚珠(3)部分嵌至外圈(4)表面；所述圈层间隙滚珠(5)分别嵌至中心圈(2)侧面与外圈(4)侧面之间或两个外圈(4)侧面之间。
2.如权利要求1所述的一种球冠轴承，其特征在于：中心滚珠(1)能够任意方向旋转，中心圈(2)与外圈(4)之间通过圈层间隙滚珠(5)自由旋转。
3.如权利要求1所述的一种球冠轴承，其特征在于：分别处于中心圈(2)和外圈(4)表面外部的中心滚珠(1)与外圈滚珠(3)的滚珠球面顶点均在半径R的球面上。
4.如权利要求1所述的一种球冠轴承，其特征在于：所述外圈(4)为环形结构。
5.如权利要求1所述的一种球冠轴承，其特征在于：所述球冠轴承包括多层外圈(4)。
6.如权利要求1所述的一种球冠轴承，其特征在于：所述外圈(4)内外圈滚珠(3)上有滚珠盖板(6)。
7.如权利要求1～6中任一项所述的一种球冠轴承在万向关节中的应用，其特征在于：所述万向关节包括球冠外关节(7)、球形内关节(8)和球冠轴承(9)；所述球冠轴承(9)内嵌于球形内关节(8)中，所述中心滚珠(1)与外圈滚珠(3)的滚珠球面顶点位于球冠外关节(7)的内表面上。
8.如权利要求7所述的球冠轴承在万向关节中的应用，其特征在于：所述球冠轴承(9)数量为1个。
9.如权利要求7所述的球冠轴承在万向关节中的应用，其特征在于：所述球冠轴承(9)数量为多个。
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