CN113286953A - 用于根据旋转方向传递扭矩的具有旋转轴线的滚柱飞轮、制造滚柱飞轮的方法以及用于这种制造方法的制造装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于根据旋转方向传递扭矩的具有旋转轴线(2)的滚柱飞轮(1)，该滚柱飞轮至少具有以下部件：滚动元件保持架(3)；多个滚动元件(4)，这些滚动元件(4)容纳在滚动元件保持架(3)中；斜面环(5)，该斜面环具有斜面轮廓(6)，用于通过斜面轮廓(6)在第一旋转方向(7)上阻挡滚动元件(4)，并且用于允许滚动元件(4)相对于斜面环(5)在相反的第二旋转方向(8)上旋转。滚柱飞轮(1)的特征特别地在于，斜面环(5)的斜面轮廓(6)被设计成容纳(9)多个滚动元件排(9、10、11)，并且滚动元件保持架(3)包括多个单独的分保持架(12、13、14)，每个分保持架(12、13、14)包括至少一个滚动元件排(9、10、11)。另一方面涉及一种用于制造滚柱飞轮(1)的方法。通过本发明提出的滚柱飞轮、制造方法和制造装置，可提供一种用于可变可传递扭矩的成本有效且灵活的构造系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于根据旋转方向传递扭矩的具有旋转轴线的滚柱飞轮，以及一种制造滚柱飞轮的方法。
背景技术
现有技术中已知多种不同类型的滚柱飞轮。滚柱飞轮通常在应用设计的早期阶段进行调试，并且/或者在(最大)可传递扭矩方面有后续改变。直到现在，这需要对这种滚柱飞轮进行新的计算和设计。因此，这代表了很大的成本因素。
发明内容
由此，本发明的目的是至少部分地克服从现有技术已知的缺点。根据本发明的特征由独立权利要求得出，在从属权利要求中示出其有利实施方案。权利要求的特征可以按任何技术上合理的方式组合，其中以下描述中的解释和附图中的特征(包括本发明的附加实施方案)也可以用于此目的。
本发明涉及一种用于根据旋转方向传递扭矩的具有旋转轴线的滚柱飞轮，该滚柱飞轮至少具有以下部件：
-辊体保持架；
-多个辊体，该辊体容纳在辊体保持架中；以及
-斜面环，该斜面环具有斜面轮廓，用于通过斜面轮廓在第一旋转方向上阻挡辊体并且用于允许辊体相对于斜面环在相反的第二旋转方向上旋转。
滚柱飞轮的特征特别地在于，斜面环的斜面轮廓设计成容纳多个辊体排；并且辊体保持架包括多个单独的分保持架，每个分保持架包括至少一个辊体排。
在下文中，除非另有明确要求，否则使用轴向方向、径向方向或周向方向以及相应的术语时，参考的是所提及的旋转轴线。除非另外明确说明，否则在前述和后续描述中使用的序数仅用于清楚区分的目的，并不指示指定部件的次序或排名。序数大于一并不一定意味着必须存在另一个这样的部件。
传统的滚柱飞轮被设计成根据围绕旋转轴线的旋转方向传递扭矩，使得在第一旋转方向，例如顺时针方向，施加的扭矩几乎无损失地围绕旋转轴线(完全)传递。在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上，例如对应于逆时针方向，扭矩不能被传递或减小到可忽略的大小，或者可以被传递到可接受的阻力矩。
辊体例如球或圆柱滚柱被容纳在辊体保持架中，并且以限定的方式布置在其中。辊体还通过辊体保持架径向地抵靠斜面环预张紧。
斜面环具有斜面轮廓，借助于该斜面轮廓，当斜面环与辊体的径向预张紧相互作用而相对于相应的辊体旋转时，相应的辊体以形状配合的方式保持在第一旋转方向上(例如，由于直径突然减小)。另一方面，在第二旋转方向上，相应的辊体可以相对于斜面环旋转(例如，由于直径的轻微减小)，这可以借助于辊体保持架克服预张紧。
此处提出的斜面环的斜面轮廓设计为容纳多个轴向相邻的辊体排。因此，滚柱飞轮被设计成传递扭矩，该扭矩对应于每个单独的辊体排的相应的(最大)可传递扭矩的总和。由于只提供了单个(公共的)斜面环，辊体排总是在它们的惯性滑行功能方面或者至少在施加扭矩时彼此同步。
为此目的，辊体保持架包括多个单独的分保持架，每个分保持架包括至少一个辊体排。由于与以前不同，辊体保持架包括多个分保持架，所以相对于滚柱飞轮中的辊体排的数量设置了高度的灵活性。如果要传递的(最大)扭矩改变，则相应地调整辊体排的数量，例如，如果要传递的(最大)扭矩增加，则该数量增加。这样就不需要新的设计甚至计算。
在一个实施方案中，分保持架可以在组装之前或组装期间例如以形状配合的方式彼此连接。分保持架优选地彼此松散地安装，并且因此由于施加的扭矩而相对于彼此或相对于斜面轮廓调节自身。对于该松散的实施方案，不需要在组装期间进行调节并且不需要高制造公差。
根据另一方面，这种滚柱飞轮可以用于多种应用，而不必针对每个订单进行重新设计和调整。相反，提供了一种逐渐变化的扭矩范围，并且滚柱飞轮根据需要配备了对应数量的辊体。
在滚柱飞轮的有利实施方案中还提出，分保持架相同地形成。
在该实施方案中，零件在很大程度上是相同的，因此零件的数量很高并且因此降低了生产成本。另外，如果只有一种类型的分保持架，则可以提高组装安全性。此外，在所涉及的机床的制造公差内，分保持架的一个或多个辊体排的辊体之间的距离与另一个(相同的)分保持架相比是相同的，即分保持架之间的公差偏差小于不同(例如，相同)机床的公差偏差。
在滚柱飞轮的有利实施方案中还提出，分保持架各自仅包括单个辊体排。
在该实施方案中，关于可调节(最大可传递)扭矩的灵活性特别大。如果总共约一到四个辊体排在可能的应用范围内，则组装工作也在成本允许的时间范围内。此外，由于大量的分保持架，相应地降低了上述成本。
在滚柱飞轮的有利实施方案中进一步提出，斜面轮廓具有轴向长度，该轴向长度对应于能够插入的分保持架的轴向宽度的总和。
在该实施方案中，斜面轮廓的轴向长度对应于在某些情况下具有不同宽度的能够插入的分保持架的总和。在该实施方案中，斜面轮廓被灵活地设计成分别用于期望数量的辊体排，即根据期望的(最大)可传递扭矩。在优选的实施方案中，斜面轮廓的轴向长度对应于分保持架的轴向宽度的倍数。为此目的，能够插入的分保持架被设计为具有相同的宽度，优选地作为整体被相同地设计。如果能够传递所能覆盖的最高扭矩，例如，用四个辊体排，斜面轮廓的长度对应于能够插入的分保持架的宽度的四倍。
在滚柱飞轮的有利实施方案中进一步提出，斜面环在生产中具有原始长度，该原始长度可以被单独缩短、优选地被切断至一定长度。
在该实施方案中，例如可以借助于切断，将斜面环缩短为适用于与所需(最大)扭矩相对应的长度。因此，仅需要与辊体排数所需的轴向安装空间一样多的轴向安装空间。
根据另一方面，例如，当有大量订单时，已经可以预制斜面环，然后根据个体需求将其相应地缩短。
在滚柱飞轮的有利实施方案中还提出，斜面环具有在一侧上的轴向端部止挡件并且具有与该轴向端部止挡件相对的开口侧，辊体排可轴向插入开口侧中。
在该实施方案中，组装可以按特别简单的方式进行，因为辊体排(在分保持架中)被简单地轴向推动。在一个实施方案中，在辊体排已被推入后，开口侧例如借助于翻边被翻转到止挡件。
根据另一方面，提出了一种用于制造滚柱飞轮的方法，该方法至少具有以下组成步骤：
a.优选地借助于深拉来生产具有斜面轮廓的斜面环，该斜面轮廓具有预先确定的原始长度；
b.确定要在第一旋转方向上传递的扭矩；
c.确定具有一定宽度的辊体保持架中的对应数量的辊体排；
d.使斜面轮廓的原始长度与在步骤c.中确定的数量的辊体排的宽度相适配，其中以这种方式适配的原始长度对应于处于最终状态的斜面轮廓的长度；并且
e.将所确定数量的辊体排引入到经适配的斜面环中。
首先应该指出的是，所示的步骤顺序仅代表优选的顺序，并且这些步骤也可以按不同的顺序进行。唯一适用的是，步骤a.必须在步骤d.和步骤e.之前完成，步骤b.必须在步骤c.之前完成，并且步骤b.和c.必须至少在步骤d.之前完成。
在这一点上应该指出的是，根据一个实施方案，以这种方式制造的滚动轴承包括单个的一件式辊体保持架，辊体保持架因此对应于根据上述滚柱飞轮的分保持架。这种辊体保持架包括一个或多个辊体排。例如，否则或者在具有两个或更多个分保持架的实施方案中，用这种制造方法生产的滚柱飞轮对应于上述滚柱飞轮。还参考前面对滚柱飞轮的描述，其对应于借助于制造方法制造的滚柱飞轮的任选实施方案，并且在那里解释的用于制造滚柱飞轮的步骤至少任选地代表这里所示的制造方法的组成步骤。
斜面环例如由金属制成，并且为此目的例如由原始金属薄板连续铸造或深拉。替代地，斜面环由塑料或增强塑料制成，并且例如被注射成型。此外，斜面环例如由陶瓷材料制成，例如借助于烧结制成，其中所需的轴向长度(参见下文或上文)优选地在固化之前生产，即处于生坯压坯阶段。
扭矩由滚柱飞轮的使用者或外部负载确定，并且指定机械关系以便由此确定(最大)可传递扭矩。
滚柱飞轮是重新设计的，或者是现有库存的滚柱飞轮(系统)，其所有关键数据都是已知的，特别是(最大)可传递扭矩。然后可以确定所需的辊体排数。例如，对于具有原始长度(用于最多三个滚动轴承排)的斜面环，需要两个滚动轴承排。
然后，当所需的辊体排数导致小于斜面轮廓的原始长度的这样的总宽度时，例如借助于切断将斜面环缩短至所需长度。在这一点上应该指出的是，如果例如不必进行该步骤，则设计用于改变斜面轮廓的原始长度的制造装置也属于基本概念的范畴。
最后，引入辊体排。在一个实施方案中，在适配斜面轮廓的长度之前引入辊体排。
在该制造方法的有利实施方案中进一步提出，根据上述实施方案来设计滚柱飞轮。
在滚柱飞轮的有利实施方案中进一步提出，在步骤e.中，所述至少一个辊体排被轴向推入斜面环的开口侧，斜面环具有在一侧上的轴向端部止挡件并且具有与该轴向端部止挡件相对的开口侧。
根据另一方面，提出了一种用于执行根据上述实施方案的制造方法的制造装置。在该制造装置的有利实施方案中还提出，可以根据如上所述的实施方案生产滚柱飞轮。
该制造装置包括至少一台机器。在一个实施方案中，仅包括用于制造具有原始长度的斜面轮廓的斜面环以及用于缩短、优选地切断斜面环的装置。在一个实施方案中，还包括用于制造辊体、辊体保持架和/或其他部件以及部分机加工步骤的装置。
附图说明
下文基于相关技术背景和参考示出优选实施方案的相关联附图，对如上所述的发明进行详细说明。本发明绝不受纯粹示意性附图的限制，其中应当注意，附图在尺寸上不准确并且不适于限定比例。在附图中：
图1示出了具有两个滚动轴承排的滚柱飞轮；
图2示出了具有原始长度的斜面环；
图3以分解图示出了根据图4的滚柱飞轮；并且
图4示出了具有三个滚动轴承排的滚柱飞轮。
具体实施方式
图1示出了滚柱飞轮1的透视图，其中扭矩20(沿所示方向)可以(几乎)无损失地围绕旋转轴线2在第一旋转方向7上传递，并且没有扭矩可以在第二旋转方向8上传递。第一旋转方向7和第二旋转方向8是基于固定斜面环5的相对旋转方向。在斜面环5中设置多个辊体4，以用于根据旋转方向进行扭矩传递。辊体4作为第一辊体排9和第二辊体排10在辊体保持架3中被引导，并且径向地抵靠斜面环5预张紧。辊体保持架3在此细分为用于第一辊体排9的第一分保持架12和用于第二辊体排10的第二分保持架13。这两个分保持架13、14优选地布置在斜面环5中，使得它们可以相对于彼此松散地旋转。斜面环5在这里设计成具有端部止挡件18和开口侧19，使得辊体保持架3中的辊体4可以通过开口侧19轴向推入斜面环5中，直至端部止挡件18。对于根据方向进行的旋转扭矩传递，斜面环5具有斜面轮廓6，该斜面轮廓在图2和图3中可以清楚地看到，因此仅在此提及。该斜面轮廓6具有从(任选的)端部止挡件18延伸到开口侧19的长度15。在该实施方案中，该长度15对应于分保持架12、13的宽度16的两倍，使得两个分保持架12、13刚好容纳在这里。
图2示出了斜面环5的透视图，该斜环被设计用于例如根据图1或图4的滚柱飞轮1的实施方案。在所示的形式中，斜面环5具有可以缩短为所需长度15的原始长度17(参见图1)。斜面轮廓6包括多个相同的斜面(对应于辊体排9、10、11的辊体4的数量)，这些斜面中的每个斜面被分成用于扭矩传递(相对于辊体排9、10、11到斜面环5的第一旋转方向7)的陡峭斜面21和用于克服辊体保持架3的预张紧而滚动(在相对于斜面环5在辊体排9、10、11的第二旋转方向8上)的平坦斜面22。
图3以分解图的形式示出了如图4所示的滚柱飞轮1，其中再现了单个分保持架12、13和14通过开口侧19轴向插入(显示在左侧)到端部止挡件18的组装步骤。根据图2中的表示，长度15在这里对应于斜面环5的原始长度17，因此它没有被缩短。然而，与根据图2的原始长度17相比，根据图1的斜面环5的长度15缩短(用于两个分保持架12、13)。在此，图3中的长度15对应于(相同的)分保持架12、13和14的宽度16的三倍，优选地，它们也与图1中的分保持架12和13相同。
图4示出了处于最终状态的根据图3的滚柱飞轮1，其具有三个分保持架12、13和14，这些保持架引导三个滚动轴承排9、10和11并将它们的辊体4抵靠斜面轮廓6径向预张紧(参见图3)。
通过本发明提出的滚柱飞轮、制造方法和制造装置，可提供一种用于可变可传递扭矩的成本有效且灵活的构造系统。
附图标记列表
1 滚柱飞轮
2 旋转轴线
3 辊体保持架
4 辊体
5 斜面环
6 斜面轮廓
7 第一旋转方向
8 第二旋转方向
9 第一辊体排
10 第二辊体排
11 第三辊体排
12 第一分保持架
13 第二分保持架
14 第三分保持架
15 斜面轮廓的长度
16 斜面轮廓的宽度
17 原始长度
18 端部止挡件
19 开口侧
20 扭矩
21 陡峭斜面
22 平坦斜面。
Claims (8)
1.一种用于根据旋转方向传递扭矩的具有旋转轴线(2)的滚柱飞轮(1)，所述滚柱飞轮至少具有以下部件：
-辊体保持架(3)；
-多个辊体(4)，所述辊体(4)容纳在所述辊体保持架(3)中；
-斜面环(5)，所述斜面环具有斜面轮廓(6)，用于通过所述斜面轮廓(6)在第一旋转方向(7)上阻挡所述辊体(4)并且用于允许所述辊体(4)相对于所述斜面环(5)在相反的第二旋转方向(8)上旋转，
其特征在于
所述斜面环(5)的所述斜面轮廓(6)设计成容纳(9)多个辊体排(9、10、11)；并且
所述辊体保持架(3)包括多个单独的分保持架(12、13、14)，每个分保持架(12、13、14)包括至少一个辊体排(9、10、11)。
2.根据权利要求1所述的滚柱飞轮(1)，其中所述分保持架(12、13、14)相同地形成。
3.根据权利要求1或2所述的滚柱飞轮(1)，其中所述分保持架(12、13、14)各自仅包括单个辊体排(9、10、11)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的滚柱飞轮(1)，其中所述斜面轮廓(6)具有对应于能够插入的分保持架(12、13、14)的轴向宽度(16)的总和的轴向长度(15)，并且
其中优选地所述斜面环(5)在生产中具有原始长度(17)，所述原始长度能够被单独缩短、优选地被切断至特定长度(15)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的滚柱飞轮(1)，其中所述斜面环(5)具有在一侧上的轴向端部止挡件(18)，并且具有与所述轴向端部止挡件相对的开口侧(19)，其中所述辊体排(9、10、11)能够被轴向推入所述开口侧(19)中。
6.一种用于滚柱飞轮的制造方法，所述方法至少包括以下步骤：
a.优选地借助于深拉来生产具有斜面轮廓(6)的斜面环(5)，所述斜面轮廓具有预先确定的原始长度(17)；
b.确定要在第一旋转方向(7)上传递的扭矩(21)；
c.确定具有一定宽度(16)的辊体保持架(3)中的对应数量的辊体排(9、10、11)；
d.使所述斜面轮廓(6)的所述原始长度(17)与在步骤c.中确定的所述数量的辊体排(9、10、11)的所述宽度(16)相适配，其中以这种方式适配的所述原始长度(17)对应于处于最终状态的所述斜面轮廓(6)的长度(15)；并且
e.将所确定数量的辊体排(9、10、11)引入到经适配的斜面环(5)中。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其中所述滚柱飞轮(1)根据权利要求1至5中的任一项设计，
其中优选地，在步骤e.中的所述至少一个辊体排(9、10、11)被轴向推入根据权利要求5所述的滚柱飞轮(1)的斜面环(5)的所述开口侧(19)中。
8.一种制造装置，其用于执行根据权利要求6或7所述的制造方法，优选地用于制造根据权利要求1至5中的任一项所述的滚柱飞轮。
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