CN115507117A - 一种点接触纯滚动摩擦齿轮组或轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传动装置技术领域，特别是涉及一种点接触纯滚动摩擦齿轮组或轴承，齿轮组包括相互啮合的齿端和齿槽，齿端为外圆面，齿槽为内圆面，齿端外圆面为小圆面，齿槽内圆面为大圆面，齿槽内圆面和齿端外圆面形成摩擦接触且相切抵接滚动；轴承的第一保持架和第二保持架的相对面之间沿周向等间距连接有多个旋转轴；多个第一滚动体和多个第二滚动体沿圆周方向交替布置，第二滚动体对应套设且转动连接于旋转轴；第一滚动体的直径尺寸大于第二滚动体的直径尺寸，相邻的第一滚动体与第二滚动体的外壁相切抵紧形成正反转摩擦滚动。本发明具有减少接触点降低摩擦力以及将摩擦力转变为传动力的有益效果。

Description

一种点接触纯滚动摩擦齿轮组或轴承

技术领域

本发明涉及传动装置技术领域，特别是涉及一种点接触纯滚动摩擦齿轮组或轴承，以最大化地减少接触点的形式来完成滚动形式的传动功效。

背景技术

传统的旋转结构是通过滚动代替滑动实现减小磨损的效果，而点接触的纯滚动摩擦同时具有降低磨损以及通过摩擦力带动相邻点接触结构实现转动，达到将摩擦力转变为有效的传动力的效果。其中，齿轮和滚动轴承均是通过旋转实现传动和支撑的功能。

齿轮是机器中的传动件，它用来将主动轴的转动传递给从动轴，从而完成动力传递、转速及旋向的改变。齿轮分为渐开线齿轮和圆弧齿轮，其中圆弧齿轮传动时，其承载能力比规格类同的渐开线齿轮大，传动效率高，齿面磨损小，适用于低速重载或高速大功率传动。圆弧齿轮齿廓曲线为圆弧，小齿轮齿廓通常为外凸弧，大齿轮齿廓为内凹弧，内凹弧的半径略大于外凸弧半径，圆弧齿间理论上呈点接触，且啮合时相对滑动小，摩擦损失小，传动效率高。但现有的圆弧齿轮结构在啮合时仍然存在相对滑动的情况，其内凹弧和外凸弧之间并不是完全的点接触纯滚动摩擦，因而在实际啮合运行过程中仍然存在摩擦损失，影响齿轮的使用寿命。

滚动轴承是一种支撑旋转轴的组件，具有摩擦小、结构紧凑的优点，被广泛地使用在机器或部件中；滚动轴承的滚动体通过保持架均匀隔开，滚动轴承保持架通过成型的腔体将多个滚动体分隔开，但在轴承使用时，滚动体与保持架之间存在滑动摩擦，摩擦系数大，从而导致滚动体在使用过程中出现磨损的情况，影响轴承的使用寿命。如专利号为CN106594062A的发明专利公开了一种轴承，包括外圈、大滚珠、小滚珠、滚珠挡圈和内圈，大滚珠和小滚珠交替设置在外圈与内圈之间，滚珠挡圈设置有与大滚珠和小滚珠对应的挡槽，大滚珠和小滚珠珠由滚珠挡圈的挡槽围挡在外圈与内圈之间，大滚珠和小滚珠由滚珠挡圈的挡槽围挡在外圈与内圈之间；其通过该轴承改变普通轴承的滚珠大小，减少滚珠与外圈和内圈的接触，从而较好的降低了滚珠与外圈和内圈的摩擦力；但其的大滚珠、小滚珠与滚珠挡圈挡槽之间仍然存在滑动摩擦，存在磨损的情况。

因此如何提供一种能够完全实现点接触纯滚动摩擦的齿轮组或轴承结构以达到降低摩擦力以及将摩擦力转变为传动力的效果是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种点接触纯滚动摩擦齿轮组或轴承，具有减少接触点降低摩擦力以及将摩擦力转变为传动力的有益效果。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种点接触纯滚动摩擦齿轮组，包括相互啮合的齿端和齿槽，所述齿端为外圆面，所述齿槽为内圆面，所述齿端外圆面为小圆面，所述齿槽内圆面为大圆面，所述齿槽内圆面和所述齿端外圆面形成摩擦接触且相切抵接滚动。

本发明的有益效果是：通过相互啮合齿轮的齿端与齿槽啮合且为点接触的纯滚动摩擦，来实现传动摩擦最小化。

进一步，所述齿轮组每个齿轮的齿端凸出的齿弧直径和弧长均相同；所述齿轮组每个齿轮的齿槽凹陷的弧深相同，弧长不一样，弧长是根据齿轮组每个齿轮的直径和齿数来计算，尽最大化地保证弧长一致。

进一步，所述齿轮组的齿轮个数为两个或多个。

一种点接触纯滚动摩擦轴承，包括保持架、内圈、外圈以及多个第一滚动体和多个第二滚动体；所述保持架包括相对布置的第一保持架和第二保持架，所述第一保持架和所述第二保持架的相对面之间沿周向等间距连接有多个旋转轴；多个所述第一滚动体和多个所述第二滚动体位于所述第一保持架和所述第二保持架之间且沿圆周方向交替布置，所述第二滚动体对应套设且转动连接于所述旋转轴；所述内圈和外圈相对布置且相对面均沿周向均成型有凹槽，所述第一滚动体两侧凸出于所述第一保持架和所述第二保持架的相对面且分别与所述内圈和所述外圈的凹槽适配抵接；所述第一滚动体的直径尺寸大于所述第二滚动体的直径尺寸，相邻的所述第一滚动体与所述第二滚动体的外壁相切抵紧形成正反转摩擦滚动。

本发明的有益效果是：第一滚动体两侧分别与内外圈的凹槽适配抵接限位，在内圈和外圈相对旋转的过程中，第一滚动体自身滚动；第一保持架和第二保持架之间的旋转轴对第二滚动体起到支撑限位作用且实现第二滚动体的旋转；第二滚动体外壁与第一滚动体外壁相切实现点接触且抵紧实现纯滚动摩擦，当第一滚动体滚动时，第一滚动体带动两侧相邻的第二滚动体滚动，从而所有第一滚动体与第二滚动体之间均通过摩擦实现滚动，从而实现将摩擦力转变为带动相邻滚动体实现滚动的传动力的效果；即通过第一滚动体与第二滚动体之间相切抵紧实现点接触纯滚动摩擦避免滚动体与保持架之间的磨损，且通过第一滚动体带动相邻第二滚动体滚动旋转，实现将摩擦力转变为传动力的效果，延长轴承的使用寿命。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，适配现有所有轴承应用，包括平面轴承、滚针轴承、推力轴承、承重轴承。

进一步，轴承的滚动体是分大小抵接，小滚动体的两端与外圆的钢圈连接形成的保持架；轴承的大小滚动体滚动都是一正一反的转向滚动状态。

进一步，所述第一滚动体和所述第二滚动体均为球体结构或圆柱体结构，所述第一滚动体和所述第二滚动体的球形外壁或圆柱外壁相切抵紧形成正反转摩擦滚动。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一滚动体的球形外壁和第二滚动体的球体外壁之间为点接触纯滚动摩擦。

进一步，所述第一滚动体为球体结构，所述第二滚动体为圆柱体结构，所述第一滚动体的球形外壁与所述第二滚动体的圆柱形外壁相切形成正反转摩擦滚动。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一滚动体的球形外壁与第二滚动体的圆柱形外壁为点接触纯滚动摩擦，减小磨损。

进一步，所述第一保持架和所述第二保持架均呈圆筒形结构，且所述第一保持架的内径尺寸大于所述第二保持架的外径尺寸，所述第二保持架位于所述第一保持架内且共同围成环形结构；所述第一保持架和所述第二保持架的相对侧面之间沿周向布置有多个所述旋转轴。

采用上述进一步方案的有益效果是：当轴承为推力球轴承结构时，第一保持架内壁和第二保持架的筒形侧壁之间的多个旋转轴与第二滚动体转动连接。

进一步，所述第一保持架和所述第一保持架的筒形侧面宽度尺寸均小于所述第一滚动体的直径尺寸且均大于所述第二滚动体的直径尺寸。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一滚动体两侧凸出于第一保持架和第二保持架的筒形侧面实现与内外圈凹槽抵接限位，第二滚动体用于分隔第一滚动体且与第一滚动体之间为点接触纯滚动摩擦。

进一步，所述第一保持架和所述第二保持架均呈环形结构，所述第一保持架和所述第二保持架的环形面相对且沿周向布置有多个所述旋转轴。

采用上述进一步方案的有益效果是：当轴承为深沟球轴承时，第一保持架和第二保持架相对环形面之间均布的多个旋转轴与第二滚动体转动连接。

进一步，所述第一保持架和所述第二保持架的环形面宽度均小于所述第一滚动体的直径尺寸且均小于所述第二滚动体的直径尺寸。

采用上述进一步方案的有益效果是：第一滚动体两侧凸出于第一保持架和第二保持架的相对环形面用于与内外圈的凹槽抵接限位。

经由上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明相互啮合齿轮的齿端尺寸小于齿槽的尺寸，且齿端外圆面与齿槽内圆面为点接触纯滚动摩擦，实现最大化减少接触点完成滚动形式的传动功效。

(2)本发明通过第一滚动体和第二滚动体外壁相切抵紧实现点接触纯滚动摩擦，具体的，第一滚动体分别与内外圈的凹槽适配抵接限位，在内外圈相对旋转的过程中，第一滚动体自身旋转，第一滚动体带动相邻的第二滚动体转动；第一保持架和第二保持架之间的旋转轴对第二滚动体支撑限位，且第二滚动体沿旋转轴轴向旋转；其中第一滚动体为球体结构且内外圈的凹槽抵接限位，第二滚动体为球体结构或圆柱体结构，从而实现第一滚动体与第二滚动体外壁相切为点接触纯滚动摩擦，减小在内外圈相对旋转的过程中第一滚动体和第二滚动体的磨损状况，且通过第一滚动体和第二滚动体之间的纯滚动摩擦带动所有滚动体实现滚动，将摩擦力转变为传动力，延长轴承的使用寿命。

附图说明

图1为本发明点接触纯滚动摩擦齿轮组相互啮合的结构示意图；

图2为本发明点接触纯滚动摩擦齿轮组的一具体实施例的结构示意图；

图3为本发明点接触纯滚动摩擦轴承的第一具体实施例的结构示意图；

图4为本发明点接触纯滚动摩擦轴承的第二具体实施例的结构示意图；

图5为本发明点接触纯滚动摩擦轴承的第三具体实施例的结构示意图；

图6为图5的俯视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-第一滚动体；2-第二滚动体；3-第一保持架；4-第二保持架；5-旋转轴；6-齿端；7-齿槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明实施例公开了一种点接触纯滚动摩擦齿轮组，包括相互啮合的齿端6和齿槽7，齿端6为外圆面，齿槽7为内圆面，齿端6外圆面为小圆面，齿槽7内圆面为大圆面，齿槽7内圆面和齿端6外圆面形成摩擦接触且相切抵接滚动。

为了进一步优化上述技术方案，齿轮组每个齿轮的齿端6凸出的齿弧直径和弧长均相同；齿轮组每个齿轮的齿槽7凹陷的弧深相同，弧长不一样，弧长是根据齿轮组每个齿轮的直径和齿数来计算，尽最大化地保证弧长一致。

为了进一步优化上述技术方案，齿轮组的齿轮个数为两个或多个。

如图3至图6所示，本发明实施例公开了一种点接触纯滚动摩擦轴承，包括保持架、内圈、外圈以及多个第一滚动体1和多个第二滚动体2；保持架包括相对布置的第一保持架3和第二保持架4，第一保持架3和第二保持架4的相对面之间沿周向等间距连接有多个旋转轴5；多个第一滚动体1和多个第二滚动体2位于第一保持架3和第二保持架4之间且沿圆周方向交替布置，第二滚动体2对应套设且转动连接于旋转轴5；内圈和外圈相对布置且相对面均沿周向均成型有凹槽，第一滚动体1两侧凸出于第一保持架3和第二保持架4的相对面且分别与内圈和外圈的凹槽适配抵接；第一滚动体1的直径尺寸大于第二滚动体2的直径尺寸，相邻的第一滚动体1与第二滚动体2的外壁相切抵紧形成正反转摩擦滚动。

为了进一步优化上述技术方案，适配现有所有轴承应用，包括平面轴承、滚针轴承、推力轴承、承重轴承。

为了进一步优化上述技术方案，轴承的滚动体是分大小抵接，小滚动体的两端与外圆的钢圈连接形成的保持架；轴承的大小滚动体滚动都是一正一反的转向滚动状态。

为了进一步优化上述技术方案，如图3和图4所示，第一滚动体1和第二滚动体2均为球体结构或圆柱体结构，第一滚动体1和第二滚动体2的球形外壁或圆柱外壁相切抵接形成正反转摩擦滚动。

为了进一步优化上述技术方案，如图5所示，第一滚动体1为球体结构，第二滚动体2为圆柱体结构，第一滚动体1的球形外壁与第二滚动体2的圆柱形外壁相切抵接形成正反转摩擦滚动。

为了进一步优化上述技术方案，如图3所示，第一保持架3和第二保持架4均呈圆筒形结构，且第一保持架3的内径尺寸大于第二保持架4的外径尺寸，第二保持架4位于第一保持架3内且共同围成环形结构；第一保持架3的和第二保持架4的相对侧面之间沿周向布置有多个旋转轴5。多个第一滚动体1和多个第二滚动体2均位于第一保持架3和第二保持架4的筒形侧壁之间。

为了进一步优化上述技术方案，如图3所示，第一保持架3和第二保持架4的筒形侧面宽度尺寸均小于第一滚动体1的直径尺寸且均大于第二滚动体2的直径尺寸。

为了进一步优化上述技术方案，如图4和图5所示，第一保持架3和第二保持架4均呈环形结构，第一保持架3和第二保持架4的环形面相对且沿周向布置有多个旋转轴5。多个第一滚动体1和多个第二滚动体2均位于第一保持架3和第二保持架4相对环形面之间。

为了进一步优化上述技术方案，如图4和图5所示，第一保持架3和第二保持架4的环形面宽度均小于第一滚动体的直径尺寸且均大于第二滚动体2的直径尺寸。

本发明点接触纯滚动摩擦轴承在使用时，第一滚动体1分别抵接内圈和外圈的凹槽，第一滚动体1与第二滚动体2的外壁相切抵紧实现点接触纯滚动摩擦，内外圈之间相对旋转的过程中第一滚动体1自身旋转，第一滚动体1带动两侧相邻的第二滚动体2实现纯滚动摩擦，第一保持架3和第二保持架4之间的沿周向呈放射状布置的多个旋转轴5对第二滚动体2起到支撑作用，且第二滚动体2沿旋转轴5轴向旋转，从而第一滚动体1和第二滚动体2之间为点接触纯滚动摩擦，减小第一滚动体1和第二滚动体2之间的磨损。

实施例1

如图3所示，本实施例为平面轴承(推力球轴承)结构。

第一保持架3和第二保持架4均为筒形结构，且第二保持架4位于第一保持架3内，第一保持架3内壁和第二保持架4外壁相对布置；多个第一滚动体1和第二滚动体2沿圆周方向交替布置，第一滚动体1凸出于第一保持架3和第二保持架4且与内圈和外圈的凹槽适配抵接限位；第二滚动体2套设于旋转轴5上且沿其旋转轴5轴向转动；第一滚动体1和第二滚动体2的球形外壁相切为点接触，且第一滚动体1沿旋转轴5的轴向限位设置，保证第一滚动体1和第二滚动体2之间形成正反转摩擦滚动。

实施例2

如图5所示，本实施例为深沟球轴承结构。

第一保持架3和第二保持架4相对的环形面之间沿圆周方向均布多个旋转轴5，第一滚动体1凸出于第一保持架3和第二保持架4的环形面且分别与内外圈的凹槽适配抵接限位；第二滚动体2呈圆柱体结构且沿轴向套设转动连接于旋转轴5；第一滚动体1球面与第二滚动体2圆柱面相切为点接触形成正反转摩擦滚动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种点接触纯滚动摩擦齿轮组，其特征在于，包括相互啮合的齿端(6)和齿槽(7)，所述齿端(6)为外圆面，所述齿槽(7)为内圆面，所述齿端(6)外圆面为小圆面，所述齿槽(7)内圆面为大圆面，所述齿槽(7)内圆面和所述齿端(6)外圆面形成摩擦接触且相切抵接滚动。

2.根据权利要求1所述一种点接触纯滚动摩擦齿轮组，其特征在于，所述齿轮组每个齿轮的齿端(6)凸出的齿弧直径和弧长均相同；所述齿轮组每个齿轮的齿槽(7)凹陷的弧深相同，弧长不一样，弧长是根据齿轮组每个齿轮的直径和齿数来计算，尽最大化地保证弧长一致。

3.根据权利要求1所述一种点接触纯滚动摩擦齿轮组，其特征在于，所述齿轮组的齿轮个数为两个或多个。

4.一种点接触纯滚动摩擦轴承，其特征在于，包括保持架、内圈、外圈及多个第一滚动体(1)和多个第二滚动体(2)；所述保持架包括相对布置的第一保持架(3)和第二保持架(4)，所述第一保持架(3)和所述第二保持架(4)的相对面之间沿周向等间距连接有多个旋转轴(5)；多个所述第一滚动体(1)和多个所述第二滚动体(2)位于所述第一保持架(3)和所述第二保持架(4)之间且沿圆周方向交替布置，所述第二滚动体(2)对应套设且转动连接于所述旋转轴(5)；所述内圈和外圈相对布置且相对面均沿周向均成型有凹槽，所述第一滚动体(1)两侧凸出于所述第一保持架(3)和所述第二保持架(4)的相对面且分别与所述内圈和所述外圈的凹槽适配抵接；

所述第一滚动体(1)的直径尺寸大于所述第二滚动体(2)的直径尺寸，相邻的所述第一滚动体(1)与所述第二滚动体(2)的外壁相切抵接形成正反转摩擦滚动。

5.根据权利要求4所述一种点接触纯滚动摩擦轴承，其特征在于，适配现有所有轴承应用，包括平面轴承、滚针轴承、推力轴承、承重轴承。

6.根据权利要求4所述一种点接触纯滚动摩擦轴承，其特征在于，轴承的滚动体是分大小抵接，小滚动体的两端与外圆的钢圈连接形成的保持架；轴承的大小滚动体滚动都是一正一反的转向滚动状态。

7.根据权利要求4所述一种点接触纯滚动摩擦轴承，其特征在于，所述第一滚动体(1)和所述第二滚动体(2)均为球体结构或圆柱体结构，所述第一滚动体(1)和所述第二滚动体(2)的球形外壁或圆柱外壁相切抵接形成正反转摩擦滚动。

8.根据权利要求4所述一种点接触纯滚动摩擦轴承，其特征在于，所述第一滚动体(1)为球体结构，所述第二滚动体(2)为圆柱体结构，所述第一滚动体(1)的球形外壁与所述第二滚动体(2)的圆柱形外壁相切抵接形成正反转摩擦滚动。

9.根据权利要求4所述一种点接触纯滚动摩擦轴承，其特征在于，所述第一保持架(3)和所述第二保持架(4)均呈圆筒形结构，且所述第一保持架(3)的内径尺寸大于所述第二保持架(4)的外径尺寸，所述第二保持架(4)位于所述第一保持架(3)内且共同围成环形结构；所述第一保持架(3)的和所述第二保持架(4)的相对侧面之间沿周向布置有多个所述旋转轴(5)。

10.根据权利要求4所述一种点接触纯滚动摩擦轴承，其特征在于，所述第一保持架(3)和所述第二保持架(4)均呈环形结构，所述第一保持架(3)和所述第二保持架(4)的环形面相对且沿周向布置有多个所述旋转轴(5)。

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