CN111927937A - 一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，主要由固定半轴(1)、半球笼(2)、摆动半轴(3)、伸缩齿套(5)和擒纵轴(6)构成；摆动半轴(3)与固定半轴(1)之间构成球笼结构，可以在传递转矩的同时容许两轴的相对摆动；固定半轴(1)、半球笼(2)、摆动半轴(3)同时具备通过轮齿对外输出动力或自外界输入动力的功能，能够实现三个运动单元之间的动力传递；擒纵轴(6)相对于摆动半轴(3)的转动自由度可以锁定和释放，实现伸缩齿套(5)轴向位置的锁定和调整。本发明能适应非共线轴传动，并方便地联接和断开传动。本发明结构简单紧凑，安装方便，通用性好，适用于行走机械动力源到执行末端之间的动力传递。

Description

一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构
技术领域
本发明属于车辆传动技术领域，具体涉及一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构。
背景技术
车辆的动力源到执行末端之间通过传动机构传递动力。车辆行驶过程中，由于路面颠簸、机体振动，动力源和执行末端之间往往存在相对微量跳动。这就需要二者之间的传动机构能够容许输入、输出轴之间的小幅度相对摆动。同时，为了满足动力源、执行末端单独拆卸、安装的需要，该结构还需要具备回缩解脱、伸出结合以及相应位置上的锁定、解锁功能。目前的技术背景下，部分环境中使用具有斜球道结构的球笼结构传递动力和适应传动轴的伸缩，部分环境中搭配使用万向节和花键传动来适应车辆的工作要求，但是均无法主动调整半轴伸出长度。
发明内容
本发明提供一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，要解决的技术问题是：可以在两个转动轴线不共线、不平行的运动单元之间传递扭矩。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于：包括固定半轴1、半球笼2、摆动半轴3、伸缩齿套5、擒纵轴6；固定半轴与半球笼的后端面固定连接，其连接处的内表面设有球形滚道，摆动半轴后端外表面与该球形滚道对应位置也设有球形滚道，用于与大钢球配合构成球笼结构；伸缩齿套5后端与摆动半轴3之间通过花键联接传递转矩；联结轴9与伸缩齿套5固定，并与擒纵轴6前端通过螺纹联接，擒纵轴6通过轴承11安装在摆动半轴3内部，擒纵轴6与摆动半轴3之间构成旋转副，伸缩齿套5与摆动半轴3之间构成滑动副，擒纵轴6又与联结轴9之间构成螺旋副，转动擒纵轴6即可调整伸缩齿套5的轴向位置。
固定半轴1、半球笼2、摆动半轴3的外圆周上设有轮齿，用于对外输出扭矩或自外界输入扭矩。
所述的擒纵轴6后端通过轴承11、轴用卡环12设置在摆动半轴3的内部，钢球座14球面端朝外，平面端朝内，压紧擒纵弹簧15安装于擒纵轴6内腔中，并用孔用卡环8限位，两个小钢球7安装在擒纵轴6的两个径向孔中。
摆动半轴3内腔后部沿周向均布多个角型槽，钢球座14径向顶住两个小钢球7使之一半位于擒纵轴6的径向孔中，另一半位于摆动半轴3内腔的角型槽中，限制擒纵轴6与摆动半轴3的相对转动，机构锁定。
还包括工具轴16，工具轴通过衬套17安装在固定半轴1的孔中，与固定半轴1之间构成圆柱副；端盖19固定在固定半轴1后端的开口端面，复位弹簧18前端顶住固定半轴1内腔的台阶面，后端顶在工具轴16上。
工具轴16后端面设有呈辐射状的角形齿，用于与端盖19端面呈辐射状的角形齿啮合。
锁定状态下，复位弹簧18一端顶住固定半轴1内腔的台阶面，另一端将工具轴16压紧在端盖19上，工具轴16的角形齿与端盖19的角形齿啮合，限制了工具轴16相对于固定半轴1的转动自由度。
螺塞20旋紧在端盖19上。
解锁时，解锁顶套21安装在端盖19上，与工具轴16后端面配合，当向内旋紧解锁顶套21，工具轴16即被解锁顶套21顶起向固定半轴1前部滑动并进入擒纵轴6的开口端，进而推动钢球座14轴向压缩擒纵弹簧15，小钢球7失去钢球座14的限位，即可以沿着擒纵轴6的径向孔向钢球座14回落，擒纵轴6的旋转自由度、伸缩齿套5的滑动自由度被释放，机构解锁。
所述的工具轴16一端呈六角鼓型，与擒纵轴6的六角孔配合，另一端为正六棱柱，与T型套筒22的内六角孔配合。
有益效果：本发明能够在两个转动轴线不共线、不平行的运动单元之间传递扭矩，并在此基础上增加了半轴长度的主动调整功能，便于控制传动的联接与断开。该结构具有伸缩功能，能够手动调整其伸出长度，以适应不同状态下的传动需要；并能够通过擒纵机构完成伸出长度的锁定与解锁。本发明具有三个动力传输接口，能够实现三个运动单元之间的动力传递；本发明使用专用工具即可调整伸缩齿套5的轴向位置，并可以在拆除专用工具后自动完成伸缩齿套5轴向位置的锁定；本发明结构简单紧凑，安装方便，通用性好。
附图说明
图1是本发明在伸长工作状态下的剖视图；
图2是本发明在锁定状态下的断面视图；
图3是工具轴16的轴测图；
图4是端盖19的轴测图；
图5是本发明在解锁状态下的剖视图；
图6是本发明在解锁状态下的断面视图；
图7是擒纵轴6的轴测图；
图8是T型套筒22的轴测图；
图9是本发明在调整伸出长度时的剖视图；
图10是本发明在缩短、锁定状态下的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提出的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，包括固定半轴1、半球笼2、摆动半轴3、大钢球4、伸缩齿套5、擒纵轴6、小钢球7、孔用卡环8、联结轴9、小螺栓10、轴承11、轴用卡环12、大螺栓13、钢球座14、擒纵弹簧15、工具轴16、衬套17、复位弹簧18、端盖19、螺塞20，如图1所示。摆动半轴3、半球笼2、固定半轴1的外圆周上设有轮齿，都具备通过轮齿对外输出扭矩或自外界输入扭矩的功能；
固定半轴1与半球笼2的后端面固定连接，其连接处的内表面设有球形滚道，摆动半轴3后端外表面与该球形滚道对应位置也设有球形滚道，用于与大钢球4配合构成球笼结构；使得摆动半轴3与固定半轴1的轴线之间存在夹角的状态下传递扭矩；
伸缩齿套5后端与摆动半轴3之间以花键联接，可以在不同的联接长度下传递扭矩；联结轴9与伸缩齿套5内端面通过小螺栓10固定，并与擒纵轴6前端通过螺纹联接；转动擒纵轴6即可通过螺纹调整伸缩齿套5与摆动半轴3之间的花键联接长度，使本发明在不同的伸出长度下传递扭矩。
擒纵轴6后端通过轴承11、轴用卡环12安装在摆动半轴3的内腔后部，摆动半轴3内腔后部沿周向均布多个角型槽；钢球座14球面端朝后，平面端朝前，压紧擒纵弹簧15安装于擒纵轴6内腔中，并用孔用卡环8限位，两个小钢球7安装在擒纵轴6的两个径向孔中，与钢球座和角型槽配合工作，如图1所示。在锁定状态下，通过擒纵弹簧15推动钢球座14，使其径向顶住两个小钢球7，使之一半位于擒纵轴6的径向孔中，另一半位于摆动半轴3内腔的角型槽中，限制擒纵轴6与摆动半轴3的相对转动，此状态下，小钢球7球心位置的轴向断面如图2所示。
工具轴16通过衬套17安装在固定半轴1的内孔中，与固定半轴1之间构成圆柱副；端盖19通过小螺栓固定在固定半轴1后端的开口端面，复位弹簧18前端顶住固定半轴1内腔的台阶面，后端顶在工具轴16上，锁定状态下，复位弹簧18一端顶住固定半轴1内腔的台阶面，另一端将工具轴16压紧在端盖19上，如图1、图8所示，工具轴16后端面设有呈辐射状的角形齿，用于与端盖19端面呈辐射状的角形齿啮合，限制了工具轴16相对于固定半轴1的转动自由度，工具轴16和端盖19端面呈辐射状的角形齿分别如图3、图4所示。
端盖19设有中心螺纹孔，用于连接螺塞20或解锁顶套21；
解锁顶套21可以取代螺塞20安装在端盖19上，解锁时，自端盖19上取下螺塞20，旋入解锁顶套21，当向内旋紧解锁顶套21，工具轴16即被解锁顶套21顶起向固定半轴1前部滑动并进入擒纵轴6的开口端，进而推动钢球座14轴向压缩擒纵弹簧15，小钢球7一边失去钢球座14的限位，即可以沿着擒纵轴6的径向孔向钢球座14回落，擒纵轴6与摆动半轴3之间失去小钢球7的限位作用，擒纵轴6的旋转自由度被释放，机构解锁，如图5所示。此状态下，小钢球7球心位置的轴向断面如图6所示。
工具轴16前部呈六角鼓型，与擒纵轴6后端的十二角孔配合，如图7所示；工具轴后端为正六棱柱，与T型套筒22的内六角孔配合，如图8所示。在机构解锁状态下，将T型套筒22穿过解锁顶套21套在工具轴16上，即可通过旋转T型套筒22带动工具轴16、擒纵轴6旋转，进而通过擒纵轴6与联结轴9之间的螺旋副带动伸缩齿套5做轴向滑动，如图9所示。
调整结束，取下T型套筒22、解锁顶套21后，本发明的复位弹簧18推动工具轴16回落至压紧端盖19，擒纵弹簧15推动钢球座14顶起小钢球7使擒纵轴6卡紧在摆动半轴3中，结构锁定，如图10所示。
工作时，外界动力通过齿轮啮合传递至三者之一，再通过花键配合、球笼结构传递至其余二者，最终再以齿轮啮合的形式向外界输出动力。
本发明涉及的球笼式传动结构，不但可以在两个转动轴线不共线、不平行的运动单元之间传递扭矩，并方便地联接和断开传动，还可以手动调整其伸出长度，以适应不同状态下的传动需要；并能够通过擒纵机构完成伸出长度的锁定与解锁。本发明结构简单紧凑，安装方便，通用性好，适用于行走机械动力源到执行末端之间的动力传递。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于：包括固定半轴(1)、半球笼(2)、摆动半轴(3)、伸缩齿套(5)、擒纵轴(6)；固定半轴与半球笼的后端面固定连接，其连接处的内表面设有球形滚道，摆动半轴后端外表面与该球形滚道对应位置也设有球形滚道，用于与大钢球配合构成球笼结构；伸缩齿套(5)后端与摆动半轴(3)之间通过花键联接传递转矩；联结轴(9)与伸缩齿套(5)固定，并与擒纵轴(6)前端通过螺纹联接，擒纵轴(6)通过轴承(11)安装在摆动半轴(3)内部，擒纵轴(6)与摆动半轴(3)之间构成旋转副，伸缩齿套(5)与摆动半轴(3)之间构成滑动副，擒纵轴(6)又与联结轴(9)之间构成螺旋副，转动擒纵轴(6)即可调整伸缩齿套(5)的轴向位置。
2.根据权利要求1所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，固定半轴(1)、半球笼(2)、摆动半轴(3)的外圆周上设有轮齿，用于对外输出扭矩或自外界输入扭矩。
3.根据权利要求1所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，所述的擒纵轴(6)后端通过轴承(11)、轴用卡环(12)设置在摆动半轴(3)的内部，钢球座(14)球面端朝外，平面端朝内，压紧擒纵弹簧(15)安装于擒纵轴(6)内腔中，并用孔用卡环(8)限位，两个小钢球(7)安装在擒纵轴(6)的两个径向孔中。
4.根据权利要求3所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，摆动半轴3内腔后部沿周向均布多个角型槽，钢球座(14)径向顶住两个小钢球(7)使之一半位于擒纵轴(6)的径向孔中，另一半位于摆动半轴(3)内腔的角型槽中，限制擒纵轴(6)与摆动半轴(3)的相对转动，机构锁定。
5.根据权利要求3所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，还包括工具轴(16)，工具轴通过衬套(17)安装在固定半轴(1)的孔中，与固定半轴(1)之间构成圆柱副；端盖(19)固定在固定半轴(1)后端的开口端面，复位弹簧(18)前端顶住固定半轴(1)内腔的台阶面，后端顶在工具轴(16)上。
6.根据权利要求5所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，工具轴(16)后端面设有呈辐射状的角形齿，用于与端盖19端面呈辐射状的角形齿啮合。
7.根据权利要求6所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，锁定状态下，复位弹簧18一端顶住固定半轴1内腔的台阶面，另一端将工具轴16压紧在端盖19上，工具轴(16)的角形齿与端盖(19)的角形齿啮合，限制了工具轴(16)相对于固定半轴(1)的转动自由度。
8.根据权利要求5所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，螺塞(20)旋紧在端盖(19)上。
9.根据权利要求5所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，解锁时，解锁顶套(21)安装在端盖(19)上，与工具轴(16)后端面配合，当向内旋紧解锁顶套(21)，工具轴(16)即被解锁顶套(21)顶起向固定半轴(1)前部滑动并进入擒纵轴(6)的开口端，进而推动钢球座(14)轴向压缩擒纵弹簧(15)，小钢球(7)失去钢球座(14)的限位，即可以沿着擒纵轴(6)的径向孔向钢球座(14)回落，擒纵轴(6)的旋转自由度、伸缩齿套(5)的滑动自由度被释放，机构解锁。
10.根据权利要求9所述的一种具有擒纵伸缩功能的球笼式传动结构，其特征在于，所述的工具轴(16)一端呈六角鼓型，与擒纵轴(6)的六角孔配合，另一端为正六棱柱，与T型套筒(22)的内六角孔配合。
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