CN113631835B - 传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种传动装置，包括至少一个轮辋(1)和至少一个轮子(2)。轮子(2)的外表面适于与轮辋(1)内表面啮合。轮子(2)可绕第一轴(B)旋转并且轮辋(1)可绕第二轴(A)旋转。第二轴(A)与第一轴(B)具有一定距离。轮辋(1)的内表面具有循环多边形形状，多边形的每个相邻第一侧面(4)之间的角度大于90°。轮子(2)外表面具有循环多边形形状，多边形的每个相邻第二侧面(6)之间的角度大于90°。在所述传动装置的旋转期间，轮子(2)的每一第二侧面(6)与同等长度的轮辋(1)的第一侧面(4)啮合。

Description

传动装置
技术领域
本发明涉及一种包括至少一个轮辋和至少一个轮子的传动装置，所述轮子的外表面适于与所述轮辋的内表面啮合，所述轮子可围绕第一轴旋转，所述轮辋可绕第二轴旋转，根据权利要求1的前序部分，所述第二轴与所述第一轴相距一定距离。
背景技术
本领域已知有多种类型的传动装置，从简单的两个具有不同直径的齿轮传动运动装置，到行星齿轮传动运动装置和拨链器齿轮，再到皮带齿轮。
现有的传动装置系统通常依赖于摩擦力或齿来传递扭矩。基于摩擦力的传动装置通常只能传递一定水平的扭矩。当扭矩增加时，由于摩擦力被克服，齿轮滑动的趋势增加。
有齿齿轮可以传递更高的扭矩，但存在以下缺点：齿承受了作用于每个齿的小面积上的大量的力。因此，齿将受到大量磨损，尤其是在公差较差的情况下。齿轮的螺旋齿会减少磨损，但齿仍承受高张力。
因此，齿和齿轮必须做的够大，才能够承受高张力。这导致了一个体积很大的传输系统。
流体联轴器是机械传动装置的可行替代方案。然而，这些也有缺点，例如由于打滑和最大失速速度而导致的效率损失。
发明内容
本发明旨在在不使用齿且不依赖于摩擦力的情况下机械地传递扭矩。这是通过传动装置实现的，其中所述轮辋的内表面具有循环多边形形状，所述多边形的每个相邻侧面之间的角度大于90°，并且所述轮子的外表面具有循环多边形形状，所述多边形的每个相邻侧面之间大于90°；在所述传动装置的旋转期间，所述轮子的每一侧面与所述轮辋的等长的侧面啮合。
在一个实施例中，所述轮子的侧面是平面的。
在优选实施例中，所述轮子的侧面略微呈曲面，曲率半径大于轮子直径的10倍。这将提供更平稳的旋转，特别是对于侧面数较少的轮子。
优选地，曲面是凸的。
在优选实施例中，所述轮辋的侧面是平面的，这使其更容易制造。
在进一步的实施例中，传动装置包括至少两个设置在公共轴上的轮子，所述轮子相对于彼此具有角位移；以及至少两个轮辋，分别与每个轮子啮合，所述轮辋相对于彼此具有与轮子相同的角位移。这可以传递更大的扭矩和更平稳的旋转。
在更进一步的实施例中，轮子可沿第一旋转轴移动，以便与所述轮辋脱离。这提供了一个简单的传动装置解耦。
在更进一步的实施例中，它包括至少两个具有不同侧面数的轮子，所述轮子能够与相同的轮辋或不同的轮辋啮合，以改变传动比。这提供了传动装置的不同传动比。
附图说明
现在将参照在示例性实施例中展示的实施例的附图描述本发明。
图1示出了根据本发明的第一实施例中的传动装置的示意性截面图，
图2-9示出了按顺序说明本发明第一实施例的操作原理，
图10-15示出了按顺序说明本发明第二实施例的操作原理，
图16示出了本发明第三实施例的原理的示意性立体图，并且
图17示出了本发明的第四实施例中的本发明的原理的横截面。
具体实施方式
图1示意性地示出了本发明传动装置的第一简单实施例的横截面。在其基本实施方式中，传动装置包括两个主要部件：轮辋1和轮子2。轮辋1连接到轴(未示出)并安装为绕轴A旋转。轮子2也连接到轴3上并且可绕轴B旋转。
轮辋1在其内部具有多边形形状。在图1的实施例中，轮辋1的内侧是具有相等第一侧面4的八边形。侧面可以是平面的，如图1所示，但也可以呈略微曲面，凹的和凸的。优选地，第一侧面4相交的拐角5略微呈圆弧形。
在该实施例中，轮子是四边形的，并且每个第二侧面6略微凸出。第二侧面6之间的相交拐角9可以略微呈圆弧形。
如果轮辋1内侧的第一侧面4略微凹入，则凹第一侧面4的半径将大于轮子2的凸第二侧面6的半径。
如果轮辋1内侧的第一侧面4是凸面，则轮子的侧面可以略微凹入，但是凹侧面的半径比轮辋1内侧第一侧面4的直径大。
轮子2的第二侧面6也可以是平面的，但是优选地，轮辋1的内侧的第一侧面4是凸面的。如果轮子2的第二侧面6和轮辋1内侧的第一侧面4都是平面，则传动装置可能会产生更多的噪音，但仍然会在扭矩传递方面发挥良好的作用。
轮子2上设置的小圆圈7和轮辋上相应设置的小圆圈8不是轮子2或轮辋1的特征，而是在附图中使用的标记，以显示轮子2和轮辋1的旋转距离。
现在将附图2-9解释本发明的第一实施例的功能，图2-9按顺序依次示出了传动装置的旋转。旋转方向为箭头方向，即轮子2和轮辋1的旋转方向相同。
在图2中，轮子2和轮辋1处于与图1中相同的位置。附图标记7和8均在顶部。在这个位置，轮辋和轮子的拐角5和拐角9分别重合。
在图3中，轮子和轮辋旋转了一个小角度。可以看出，轮子的一个第二侧面6即将与轮辋的一个第一侧面4贴合。由于轮子的第二侧面6呈略微曲面，因此轮子的第二侧面6将沿着轮辋的第一侧面4滚动。优选地，轮子第二侧面6的曲率的半径较大，使得第一侧面4和第二侧面6具有较大的接触面积。
当第一侧面4和6之间的接触区域几乎位于相邻拐角5之间的中间时，轮子2的拐角9将离开轮辋1的相邻拐角5。
在第一侧面4和第二侧面6之间的接触区域已经通过相邻拐角5之间的中点之后不久，轮子2的下一个拐角9将与轮辋1的下一个拐角5重合，如图4所示。
然后，如图5所示，轮子2的下一个拐角9将围绕轮辋1的下一个拐角5“移动”。
如图6所示，当轮子2旋转一整圈时，轮辋旋转半圈。
然后旋转如图7和图8中所示的情况继续，直到达到轮辋1的完整旋转和轮子2的两次旋转。图9显示了就在此之前的情况。
因此，本发明的该实施例具有1:2或2:1的传动比，这取决于哪个轴用作输入轴和输出轴。
从动轴可以是轮子2的轴或轮辋1的轴，这取决于传动装置的应用。
图10-13显示了与图3-9中类似的传动装置旋转的顺序快照，但具有五边形的轮子2。这里的旋转方向也是逆时针方向。
五边形轮子2也具有略微凸出的第二侧面6，其适于在轮辋1的平面的第一侧面4上滚动，并且当轮子2的拐角9将围绕轮辋1的拐角5移动。
在该实施例中，当轮辋旋转一圈时，轮子将旋转多于1.5圈；准确地说，传动比是5:8。图15显示了此情况发生之前的情况。
与轮子的第一个四边形实施例相比，由于轮子的侧面之间的角度更大，所以围绕角移动的时间更短。轮子两侧面之间的角度越钝(即越大)，轮子一个侧面与轮辋一个侧面接触到下一个轮子侧面与下一个轮辋侧面接触之间所需的时间就越短。
侧面之间的角度将在很大程度上取决于侧面的数量。侧面数量越多，角度就越钝。这将使传动装置运行更平稳，并减少侧面呈曲面的需要。
图17示出了一个实施例，其中轮子2是十二边形(十二个侧面)并且内部的轮辋是十六边形(十六个侧面)。这意味着传动比将为12:16或表示为3:4。
由于具有如此大量的侧面，即使轮子和轮辋上的侧面都是平面的，也可以确保平稳运行。
从图17可以看出，该实施例的多边形不具有相等的侧面，因为它们具有交替的长侧面和短侧面。无论边的数量如何，在运行过程中，只要轮子的较短的侧面始终与轮辋的短侧面贴合，而轮子的长侧面始终与轮辋的长侧面啮合，该技术就可以在一般情况下应用，而与边的数量无关。
原则上，可以被圆外接的所有多边形，通常称为循环或同环多边形，都可以用作轮子和轮辋的形状，除了三角形之外，三角形的角太尖锐，因此造成损坏。但是，轮子和轮辋必须匹配，从而使在旋转过程中彼此啮合的侧面具有相等的长度。
图16运用立体图示出本发明的实施例。该实施例基于图1的实施例，但具有两个轮子，即轮子2a和轮子2b，以及两个轮辋，即轮辋1a和轮辋1b。轮子2a和轮子2b并排设置在同一轴3上，但有45度角位移。
轮辋1a和轮辋1b也彼此相邻设置，具有共同的旋转轴线，但也有45度的角位移。因此，在旋转期间，轮子2a将与轮辋1a接触并且轮子2b将与轮辋1b接触。
这样的构造将使传动装置具有更平稳的运行和传递更大扭矩的能力。通过增加更多的轮子和轮辋，可以进一步提高传动装置的最大扭矩。
如果轮子具有少量的侧面，例如上文描述的结合图1-9四边形轮子，则当角之间没有接触时，可能存在轮子在轮辋侧面滑动的风险，尤其是当轮子的侧面以相对较小的半径曲率时。因此曲率应该相对较小，即较大的半径，例如至少是轮子直径的10倍的曲率半径。图1-9夸大了这种曲率。
在图16的实施例中，将有效地防止打滑风险，因为两个轮子的拐角将交替接触轮辋的拐角角。
本发明的传动装置可以容易地作为联轴器发挥作用。如果轮子的侧面和轮辋的侧面的长度相等，则轮子的轴，或优选轮辋的轴，可以设置为可沿轴线移动，轮子可以与轮辋脱离接触，以允许两个部分相互自由旋转。当再次连接传动装置时，可以将轴移回。因为没有可能损坏的齿，所以可以在零件以中等扭矩旋转时进行操作。
多速传动装置可以通过具有不同的轮子(即不同的多边形)来实现，这些轮子可以根据所需速度与轮辋接触。轮子可以设置在不同的轴上，也可以一个接一个地设置在单个轴上，既可以在纵向方向上，也可以在横向于纵向的方向上移动。

Claims (5)

1.一种传动装置，包括至少一个轮辋(1)和至少一个轮子(2)，所述轮子(2)的外表面适于与所述轮辋(1)内表面啮合，所述轮子(2)可绕第一轴(B)旋转并且轮辋(1)可绕第二轴(A)旋转，所述第二轴(A)与所述第一轴(B)具有一定距离，其特征在于，所述轮辋(1)的内表面具有循环多边形形状，包括第一侧面(4)，所述多边形的每个相邻第一侧面(4)之间的角度大于90°，所述轮子(2)外表面具有循环多边形形状，包括第二侧面(6)，多边形的每个相邻第二侧面(6)之间的角度大于90°，在所述传动装置的旋转期间，所述轮子(2)的每一第二侧面(6)与同等长度的轮辋(1)的第一侧面(4)啮合；所述轮子(2)的第二侧面(6)为以下其中一种：
所述轮子(2)的第二侧面(6)是平面的；或者，
所述轮子(2)的第二侧面(6)略微呈曲面，曲率半径大于轮子(2)的直径的10倍，所述曲面是凸的。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述轮辋的侧面(4)是平面的。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的传动装置，其特征在于，包括设置在公共轴3上的至少两个轮子(2)，所述轮子(2)相对于彼此具有角位移；和至少两个轮辋(1)，分别对应地与每个轮子(2)啮合，所述轮辋(1)相对于彼此具有与轮子(2)相同的角位移。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述轮子(2)可沿第一旋转轴(B)移动，以便与所述轮辋(1)脱离。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的传动装置，其特征在于，包括至少两个轮子(2)，该两个轮子(2)具有不同数量的第二侧面(6)；所述轮子(2)能够与相同的轮辋(1)或者不同的轮辋啮合，以改变传动比。
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