CN204828523U - 一种传动组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种传动组件，包括传动轴、往复移动件和滑道，所述传动轴侧表面对称设有一条左旋圆柱螺线槽和一条右旋圆柱螺线槽，两条螺线槽首尾相接形成圆滑过渡的闭合回路，所述左旋圆柱螺线槽和所述右旋圆柱螺线槽在所述传动轴的轴向中间位置交叉；往复移动件安装在与传动轴轴线平行设置的滑道上并与传动轴上的螺线槽接合；所述往复移动件包括滚动柱，所述滚动柱的轴线与传动轴的轴线保持垂直，所述滚动柱侧面与所述螺线槽的侧壁滚动接合；所述螺线槽的所述侧壁粗糙度Ra范围在0.4μm-1.0μm。本实用新型能够传输大扭矩，摩擦损耗极小，能够为螺杆传动提供应用扩展的可能性。

Description

一种传动组件

技术领域

本实用新型涉及机械传动领域，具体而言，涉及将电动机、发动机等旋转动力源的动力和旋转运动传递给车辆、船舶等需要动力和运动输入的设备中的传动组件。

背景技术

在车辆、船舶等动力系统中，存在对高效动力和传动系统的需求，特别是，例如纯电动车辆，310KW的电机驱动的情况下，一次充电只能行驶400多公里，而且随着车辆的使用时间增长，续航能力还会进一步下降。因此，当动力输入一定的情况下，如何提升传动系统的性能以降低能耗、提高续航能力成为本领域亟待解决的问题。

根据阿基米德螺线的力学特性，圆柱螺线螺杆传动时输入较小的扭矩可产生较大的直线推力。因此如果能够将螺杆应用在车辆的传动系统中将会对传动系统的动力输出产生积极的影响。

然而，虽然目前螺杆在机械传动领域被广泛应用，但是这种传动形式也存在一些应用的限制：1、采用滑块与螺线配合传动，传动效率低，易磨损，不易高速传动，而且螺线通常因受到加工手段的限制，加工精度普遍较低，螺线表面光洁度低，摩擦系数大，同样造成传动效率低，因此通常认为往复螺杆不可能用在诸如车辆的高速、高可靠性要求的传动系统中；2、由于螺杆自身自锁特性，螺杆只能在有旋转动力输入时传动，当动力源消失，螺杆自锁，因此通常认为，往复螺杆只能用于特定的需要自锁的作业场所，例如提升机械，而不能用于例如车辆、船舶等需要在动力源暂时消失时还能继续传动的传动系统。

发明内容

基于现有技术存在的技术问题，本实用新型克服技术偏见，提出一种传动组件，能够克服往复螺杆传动效率低的缺陷，使这种传动组件具有扩展应用的可能性。

具体地，本实用新型提供一种传动组件，包括传动轴、往复移动件和滑道，

所述传动轴侧表面对称设有一条左旋圆柱螺线槽和一条右旋圆柱螺线槽，两条螺线槽首尾相接形成圆滑过渡的闭合回路，所述左旋圆柱螺线槽和所述右旋圆柱螺线槽相互交叉；

往复移动件安装在与传动轴轴线平行设置的滑道上并与传动轴上的螺线槽接合；

所述往复移动件包括滚动柱，所述滚动柱的轴线与传动轴的轴线保持垂直，所述滚动柱侧面与所述螺线槽的侧壁滚动接合；

所述螺线槽的所述侧壁粗糙度Ra小于1.0μm。

基于这一技术方案，往复移动件与传动轴之间由以往的滑动摩擦变为滚动摩擦，并且通过对螺线槽侧壁的表面粗糙度进行控制，使表面粗糙度降低到足够的水平。通过从这两个方面降低摩擦损耗，本实用新型的传动组件的摩擦损耗得到显著的提高，从而使该传动组件的应用领域出现了更多扩展的可能性。

优选地，所述滚动柱包括至少两条主滚动柱和至少一条辅助滚动柱，所述辅助滚动柱夹设在两条主滚动柱之间，所述两条主滚动柱和一条辅助滚动柱沿其行进方向并排设置。

基于这一技术方案，往复移动件沿行进方向设置三条滚动柱，从而在经过交叉区域时，相互之间形成对行进方向的良好约束，能够避免移动件在交叉区域位置偶然进入非预期方向的螺线槽，防止在往复移动件经过所述交叉区域时偏离行进方向。

优选地，所述往复移动件包括用于保持所述滚动柱的转芯；所述主滚动柱和辅助滚动柱沿各自轴向包括轴承安装段和螺线槽壁接合段，所述主滚动柱的轴承安装段用于借助轴承将所述主滚动柱安装于往复移动件的转芯，所述辅助滚动柱的轴承安装段用于借助于轴承将所述辅助滚动柱夹持于所述主滚动柱之间并随之转动，所述螺线槽壁接合段适于与螺线槽的侧壁形状配合。

基于这一技术方案，主滚动柱和辅助滚动柱借助于轴承安装段能够适当地得到保持、顺滑转动，并能够可靠地接收和传递动力；主滚动柱和辅助滚动柱的螺线槽壁接合段能够使主滚动柱和辅助滚动柱在螺线槽中滚动行进时与螺线槽侧壁良好形状配合，不会发生过度挤压，提高滚动柱的通过性。

优选地，所述螺线槽为梯形螺线槽，所述主滚动柱和所述辅助滚动柱的所述螺线槽壁接合段包括相邻的第一梯形接合段和第二梯形接合段，所述第一梯形接合段的锥度小于第二梯形接合段的锥度，第二梯形接合段靠近所述主滚动柱或辅助滚动柱的底端。

基于这一技术方案，将螺线槽的横截面设计为梯形，并且将滚动柱的螺线槽壁接合段形状设计接合形状设计为两个梯形接合段的组合，能够更大程度上在转向过程中提升主滚动柱的通过性，防止与螺线槽侧壁的过度挤压，降低系统动力损耗。

优选地，所述传动轴一体成型。

基于这一技术方案，由于实现本实用新型的关键工艺要求是螺线槽的侧壁表面光洁度达到预定的水平，因此在工艺效果足够的情况下，所述传动轴可以借助于任何制造手段使表面光洁度达到预定的水平。

优选地，所述传动轴包括轴心和轴套，所述轴心的中段上一体成型有一个凸块，所述轴套包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分分别从轴心的两端套装并固定在轴心上，所述凸块的侧壁与所述轴套的第一部分和第二部分的侧壁相互对应，共同限定出所述圆柱梯形螺线槽。

基于这一技术方案，由于目前一体成型方式达到螺线槽表面精度的技术手段将带来制造成本高的缺点，因此更优选地选择轴心和轴套分开制造的方式，减少制造成本、提高加工效率；分体式制造时，由于不存在左旋右旋螺纹的相互干涉，螺线槽侧壁可由螺纹磨床磨削加工，保证了圆柱梯形螺线受力面的精度和光洁度，减小滚动柱与圆柱梯形螺线槽侧壁之间摩擦力，提高传动效率。

优选地，所述轴心和所述轴套分别通过挤压成型。

基于这一技术方案，传动轴采用挤压成型的方式制造，成本更低、加工效率更高。

优选地，所述往复移动件包括滑动架，所述滑动架套在滑道上带动往复移动件沿滑道滑动，所述滑动架由相互配合的上滑动架和下滑动架组装构成，所述上滑动架包括一个上下贯通的通孔，所述转芯可转动地容纳在所述上滑动架的通孔中。

基于这一技术方案，滚动柱被适当地保持在转芯中，并且转芯可以根据滚动柱的行进方向在滑动架内转动相应角度，同时借助于滑动架能够使所述移动件沿滑道往复移动，确保传动轴的旋转转化为滑动架的往复移动。

优选地，所述滑动架的通孔为椭圆孔，所述椭圆孔的长轴沿滑道轴线方向设置，所述转芯横截面为圆形，所述转芯与所述滑动架的通孔间隙配合。

基于这一技术方案，当移动件在螺线槽中经历转向时，滑动架的椭圆孔允许转芯在滑道轴线方向略微偏移，以增强移动件在螺线槽中的通过性，从而即使螺线槽的尺寸略有偏差也不至于将移动件卡死，从而提高系统容差和工作可靠性。

优选地，在所述滑动架和所述转芯之间设置平衡保持件和缓冲件，

所述平衡保持件为设置在所述滑动架和所述转芯之间的两条平衡轴，所述平衡轴一端插入在所述转芯侧壁形成的孔中，另一端插入在所述滑动架侧壁形成的腰形孔中；

所述缓冲件为设置在所述转芯和所述滑动架之间的顶珠弹簧和顶珠，所述顶珠弹簧一端抵靠顶珠并将顶珠保持在转芯周向上的环形槽中，另一端抵靠所述滑动架。

基于这一技术方案，移动件在螺线槽中行进时能够始终保持垂直，并且在移动件换向时滑动架与转芯之间的冲击能够得到有效地消除，换向更为平稳顺滑。

附图简要说明

下文将依据以下附图对本实用新型的实施方式进行更为详细的描述，其中：

图1为本实用新型动力传输设备的整体示意图；

图2为本实用新型动力传输设备去除壳体后的整体俯视图；

图3为本实用新型动力传输设备的爆炸主视图；

图4为本实用新型传动组件的各向视图；

图5为本实用新型传动组件中传动轴的各向视图；

图6为本实用新型传动轴轴心的零件图；

图7为本实用新型传动组件中往复移动件的爆炸视图；

图8为本实用新型往复移动件中上滑动架的零件图；

图9为本实用新型往复移动件中转芯的各向视图；

图10为本实用新型往复移动件中转芯盖的各向视图；

图11为本实用新型往复移动件中主滚动柱的零件图；

图12为本实用新型往复移动件中辅助滚动柱的示意图；

图13为本实用新型齿轮传动与解锁机构、连杆和曲轴的各向视图；

图14为本实用新型传动装置的组合使用形式。

具体实施例

在具体描述之前，有必要对实施例中关于方位的描述作出说明如下：本说明书所述的上下左右均以本实用新型实施例中动力传输设备在水平放置后的方位作为参考。每幅附图中如果有多个视图，各视图之间的投影关系符合机械工程制图的原理，对于各视图中相同零件的附图标记不再重复标注。

图1显示了本实用新型动力传输设备的主视图、俯视图和右视图。由图1可见，动力传输设备1000包括传动装置100和无刷电机200。传动装置100内部构造被其壳体覆盖和支撑，所述壳体包括壳体盖101和壳体本体102，壳体盖顶部可见两个孔1011和1012，优选为螺纹孔，分别为润滑剂余量探测孔和润滑剂添加孔。无刷电机200作为旋转动力源为传动装置100输入旋转动力。传动装置100的输出轴103伸出壳体本体102外部，输出齿轮46借助于输出齿轮挡圈461、输出齿轮键462、轴承挡圈463和轴承464设置在所述输出轴103上。

图2显示了本实用新型动力传输设备去除壳体后的整体俯视图，出于清楚的考虑，隐去了壳体。图2可见，传动装置100的内部构造包括传动轴10、往复移动件20、滑道30、齿轮传动与解锁机构40、连杆50和曲轴60。传动轴10、往复移动件20和滑道30共同构成一个能够将传动轴10的旋转输入转化为往复移动件20沿滑道30的往复移动的传动组件。

图3显示了本实用新型动力传输设备的主视爆炸图。传动轴10包括轴心11和轴套12，轴心11和轴套12借助于套销13固定在一起。传动轴10靠近无刷电机200的一端，即旋转输入端，设置有传动轴键14，以使传动轴输入端与无刷电机200形成键连接以传递旋转动力和运动。传动轴10的两端分别设置圆锥滚子轴承15以使传动轴能够被壳体本体102枢转支撑，靠近无刷电机200一侧的圆锥滚子轴承15外侧设置轴承挡板16、轴承密封圈17、密封圈压铁18以定位和密封轴承。关于传动轴10的具体结构将在下文进行更详细描述。

往复移动件20安装在与传动轴10的轴线平行设置的滑道30上，所述往复移动件20包括三个滚动柱21、转芯22和滑动架23，转芯22用于保持所述滚动柱21，所述滑动架23套在滑道30和传动轴10上，带动往复移动件20沿滑道滑动并使滚动柱与传动轴接合，所述滑动架23包括上滑动架231和下滑动架232，上滑动架231设置一个纵向通孔，所述转芯22套设在所述滑动架23的通孔中。关于滚动柱21、转芯22和滑动架23的更具体结构将在下文进行更详细的描述。

滑道30设置两条，分别位于传动轴10的左右两侧，并固定架设在壳体本体102上。滑道30的更具体结构将在下文进行更详细的描述。

齿轮传动与解锁机构40包括接续配合的主动圆柱齿轮41、过渡圆柱齿轮42、被动圆柱齿轮43、第一圆锥齿轮44和第二圆锥齿轮45。所述齿轮传动与解锁机构40的主动圆柱齿轮41通过主动圆柱齿轮键412和主动齿轮卡簧411安装在所述传动轴10的旋转输出端；所述齿轮传动与解锁机构40的第二圆锥齿轮45作为所述齿轮传动与解锁机构40的输出齿轮通过圆锥齿轮键452安装在所述曲轴60的输入轴上。所述齿轮传动与解锁机构40的更具体结构将在下文进行详细描述。

连杆50一端与滑动架23上突出的挂耳233枢转连接，例如可借助于轴承实现枢转连接；另一端与曲轴60的输入轴枢转连接，例如可借助于轴承实现枢转连接。连杆50和曲轴60的更具体结构将在下文进行更详细描述。

下面结合其他附图就传动组件(包括传动轴10、往复移动件20和滑道30，如图4可见)、齿轮传动与解锁机构40、连杆50和曲轴60的具体结构分别进行详细描述。

传动轴10

如图5所示，本实施例中，传动轴10为水平设置(也不排除将传动轴垂直布置的方案)的纵长形阶梯圆柱结构，其上设置左旋和右旋两条圆柱梯形螺线槽S，两条螺线槽S在传动轴轴向中点处交叉，形成交叉区域，优选地，交叉区域在传动轴下方。

传动轴10上的左旋和右旋圆柱梯形螺线槽S各自有一个导程的长度，并且两条槽S首尾相接形成闭合回路，相接处圆滑过渡，整体上呈现麻花形或者说空间八字形。圆柱梯形螺线槽S的导程与传动机构的传动效率有关，导程越小，传动效率越高，本领域技术人员可以根据实际应用的场合和需求设计梯形螺线的导程。

当然，可以想见的是，两根螺线槽S也可以各有两个或更多个导程，这个可以根据机构的传动比进行适当的设计。一个导程的螺线槽与连杆曲轴配合时，传动比为2:1，即传动轴10转动两圈，带动曲轴转动一圈；n个导程的螺线槽与连杆曲轴配合时，传动比为2n：1。

螺线槽S的侧壁为主要配合传动面和受力面，本实用新型中对该螺线槽S侧壁光洁度要求较高，以使其与往复移动件之间的摩擦降低到允许的范围之内，优选地，其侧壁粗糙度Ra低于1.0微米即可达到足够的传动效果，出于制造成本的考虑0.4微米-1.0微米更为合适，优选为0.8微米。

由于螺线槽S的空间八字结构，在一体结构的传动轴10上无法采用传统的螺纹加工技术进行螺线槽S的加工，因此，本实用新型优选采用分体式传动轴设计。

本实施例中分体式传动轴10包括轴心11和轴套12组合而成。轴心11的中段上一体成型有一个凸块111(轴心结构由图6更清晰可见)，所述轴套12包括第一部分121和第二部分122，所述第一部分121和第二部分122分别从轴心11的两端套装并借助于传动轴套销13固定在轴心11上，所述凸块111两侧与所述轴套12的第一部分121和第二部分122相互对应，共同限定出圆柱梯形螺线槽S。所述凸块111的侧壁构成所述圆柱梯形螺线槽侧壁的一侧，所述第一部分121和第二部分122面朝所述凸块111的侧壁构成所述圆柱梯形螺线槽侧壁的另一侧。由于采用分体式结构，凸块111、轴套第一部分121和第二部分122的侧壁可分别由螺纹磨床磨削加工，保证了圆柱梯形螺线受力面的精度和光洁度，减小滚动轴与圆柱梯形螺线面的摩擦系数，减少系统动力损耗。传动轴10采用分体式制造，则轴心11和轴套12可以更简便地通过挤压成型等方式制造，能够大幅度降低加工成本，提高加工效率。

可以想见的是，只要能够达到螺线槽表面精度的要求，传动轴10也可以一体成型，只要能够通过先进的制造工艺保证螺线槽壁的加工精度和表面光洁度即可，例如采用3D打印技术。

往复移动件20

如图7所示，往复移动件20包括滚动柱21、转芯22和滑动架23。往复移动件20整体上位于传动轴上方并借助于滑动架23架设在两根滑道30之间并沿滑道30往复移动。装配完成时，滚动柱21的下端伸入传动轴10的螺线槽S中。

滑动架23

所述滑动架23包括上滑动架231和下滑动架232。上滑动架231和下滑动架232通过适当的接合结构连接在一起。所述上滑动架231和下滑动架232共同在二者之间限定出一个与传动轴10共轴的传动轴容置孔234和两个分别与两根滑道30共轴的滑道容置孔235，从而使得，当所述上滑动架231和所述下滑动架232接合在一起时，所述传动轴10和两根滑道30可以穿过上述传动轴容置孔234和滑道容置孔235。滑道容置孔235内设置直线轴承2351，用于减小滑道和滑动架之间相对滑动时的摩擦。上滑动架231上设置有挂耳233。

如图8所示，所述上滑动架231的中心位置设置有沿上下方向贯通的垂直椭圆通孔2311，椭圆通孔2311的短轴直径与转芯22的直径相等或略微大一点，长轴直径比短轴直径略微大一点，相差大致不大于3毫米。将其设计为椭圆通孔是用于调节传动轴10的螺线槽S在加工过程产生的误差，不使往复移动件20在作往复运动换向时被卡死。例如，当滑动架23换向时滚动柱被螺线槽S挡住时，转芯22能够在椭圆孔中沿长轴方向稍微偏移，从而使得滚动柱不被螺线槽S挡死，可以继续沿螺线槽S行进。

转芯22

如图9所示，所述转芯22大体呈圆柱形，容纳在所述滑动架23的所述椭圆通孔2311中，并可在其中来回转动一定角度和/或沿椭圆孔长轴方向稍微偏移。转芯22的下表面具有并排三个台阶孔，两侧台阶孔2210为通孔，用于容纳主滚动柱211；中间台阶孔2211为盲孔，用于容纳辅助滚动柱；台阶的设计与所述滚动柱21的形状及其轴承外径相适配，所述滚动柱21的形状及其轴承布置将在下文更详细地描述。转芯22的左右两侧壁开设两个圆孔2212，用于容纳转芯22与滑动架23之间的平衡保持件24。转芯22靠近顶端的周向上开设一个环形槽2213，该环形槽的截面为圆弧形，形状适于转芯22与滑动架23之间的缓冲件26。

转芯22的顶部设置有转芯盖221，用于阻挡滚动柱21向上伸出转芯22，转芯盖的结构如图10所示。转芯盖221可以与转芯22一体成型也可以单独形成后通过适当的接合方式与转芯22接合，附图所示的实施例中，转芯盖与转芯之间通过四个螺栓连接，并且在转芯顶部设置有长条状突起2214与转芯盖221下表面相应形状的凹进部2215相配合以防止转芯盖221与转芯22之间的相对转动。转芯22的下表面还设置两个凹进部2216，以容纳主滚动柱的末端。

如图7所示，转芯22和滑动架23之间设置有平衡保持件24，用于保持转芯22始终与滑动架23的椭圆孔保持轴向一致或平行，从而与传动轴10的轴线垂直。所述平衡保持件24为设置在所述滑动架和所述转芯之间的两条平衡轴241。两条平衡轴241分别位于转芯22的左右两侧。所述平衡轴241一端插入形成在所述转芯左右侧壁上的圆孔2212(见附图9)中，并可通过轴承相对于转芯侧壁圆孔旋转，另一端插入在所述滑动架椭圆孔的左右侧壁相应位置形成的腰形孔中，腰形孔沿水平方向的宽度要足够大，足以使往复移动件20在螺线槽S的任一位置时均能使转芯22转动足够的角度，以保证往复移动件20的行进方向与螺线槽S的走向相适应。滑动架23的腰形孔外侧设置平衡轴挡铁242(见图7)，平衡轴挡铁借助于螺栓等紧固件固定在滑动架23上以防止平衡轴241脱离工作位置，当然，也可以通过在滑动架上设计其他相应的挡止结构来实现这一目的。

在所述转芯22和所述滑动架23之间还设置缓冲件26(见图7)，本实施例中形成为顶珠弹簧262和顶珠261，所述顶珠弹簧262一端抵靠顶珠261并将顶珠261保持在沿转芯22周向开设的环形槽2213中，另一端抵靠所述滑动架23。在安装状态下，顶珠弹簧262处于压缩状态。当往复移动件20在螺线槽S中换向时，转芯22在滑动架23的椭圆孔中突然改变方向会发生偏转的倾向，也就是转芯22与滑动架23之间存在碰撞的倾向，顶珠弹簧262的回弹力能够抵消这种倾向，避免转芯22与滑动架23之间的冲击。缓冲件26还包括顶珠挡片263，与顶珠弹簧和顶珠直接摩擦，避免顶珠弹簧、顶珠脱离配合。

滚动柱21

图7可见，所述滚动柱21包括并排设置的两个主滚动柱211和一个辅助滚动柱212，所述辅助滚动柱212夹设在两条主滚动柱211之间。在所述往复移动件行进时所述主滚动柱211的侧面与所述圆柱梯形螺线槽S的侧壁滚动接合。可以想见的是，滚动柱的条数也不仅限于本实施例所公开的，例如可以设计三个主滚动柱和两个辅助滚动柱交替排列，或者更多，这与机构的规模、应用场合和螺线槽宽度有关系，本领域技术人员可以对此作出适应性修改而不超出本实用新型公开的范围。

图11可见，所述主滚动柱211沿轴向包括轴承安装段2111、挡止接合段2112、第一梯形接合段2113、第二梯形接合段2114以及末端锥形段2115。所述轴承安装段2111用于将主滚动柱211借助轴承213安装于往复移动件的转芯22，所述主动滚动柱211的轴承安装段2111上沿轴向并排设置六圈滚珠轴承213，设置六圈轴承213能够更均匀地分担主滚动柱211的径向压力。所述挡止接合段2112用于阻止轴承213脱离工作位置，同时用于与辅助滚动柱212的轴承外周相接合。所述第一和第二梯形接合段用于在往复移动件行进时与圆柱梯形螺线槽S的侧壁形状配合以更适当地滚动接合。所述第一梯形接合段2113的锥度小于第二梯形接合段2114的锥度，第一梯形接合段2113的锥度优选为15°，第二梯形接合段2114的锥度优选为30°，第二梯形接合段2114靠近所述主滚动柱或辅助滚动柱的底端。第一、第二梯形接合段锥度的选择与传动轴10的圆柱梯形螺线槽S的侧壁倾斜角度有关，优选地，所述侧壁倾斜角度为15-30°。所述末端锥形段适用于在往复移动件行进时通过圆柱梯形螺线槽的底面。

图12可见，所述辅助滚动柱212沿轴向包括自由段2121、轴承安装段2122和挡止环2123，第一梯形接合段2124和第二梯形接合段2125。自由段2121伸入转芯22底表面的中间台阶圆孔2210中，由于自由段2121的直径小于台阶孔2210相应段的直径，因此自由段侧壁不受力。轴承安装段2122沿轴向并排设置两圈滚珠轴承214，轴承安装段2122用于将辅助滚动柱212借助于轴承214与主滚动柱的挡止接合段2112的侧表面滚动接合。挡止环2123用于阻止轴承214脱离工作位置。辅助滚动柱212的轴承安装段2122和挡止环2123沿轴向的总长度优选等于主滚动柱的挡止接合段2112的长度。所述第一和第二梯形接合段用于在往复移动件行进时与圆柱梯形螺线槽的侧壁接合。所述第一梯形接合段2124的锥度小于第二梯形接合段2125的锥度，第一梯形接合段2124的锥度优选为30°，第二梯形接合段2125的锥度优选为15°。第一、第二梯形接合段锥度的选择与传动轴的圆柱梯形螺线槽S的侧壁倾斜角度有关，优选地，所述侧壁倾斜角度为15-30°。

借助于这样的结构，两个主滚动柱211借助于轴承213安装于转芯22底端的圆孔2210中并可在其中转动，辅助滚动柱212的轴承214被两个主滚动柱211的挡止接合段2112夹持(图7可见)，从而辅助滚动柱212即使没有安装在转芯22中也不会掉落，并随主滚动柱211的转动而跟随转动。辅助滚动柱212之所以可以采用如此简单的安装结构是因为其在滚动柱行进过程中主要起导向作用，基本不与螺线槽内壁接触受力，因此不需要参照主滚动柱的安装方式。此外，采用这种由主滚动柱夹持安装的方式可以减小转芯的重量，从而减少系统的动力损耗。

下面解释两条主滚动柱211和一条辅助滚动柱212并排设置的技术优点以及辅助滚动柱212的导向作用。传动轴10上设置的两条螺线槽S形成交叉区域，形为X形区域。本实施例中X形区域有一个，位于传动轴的下侧表面。可以想见的是，当螺线槽S不止一个导程时，X形区域可以有多个，例如当螺线槽S有两个导程时，X形区域有三个。

由于X形区域的中心部叠加有两条螺线槽。当往复移动件沿着左旋螺线槽经过该区域时，离开该区域时仍应进入左旋螺线槽；当往复移动件沿着右旋螺线槽经过该区域时，离开该区域时仍应进入右旋螺线槽。但是，由于每个螺线槽具有一定的宽度，如果往复移动件沿行进方向的长度很短，进入X形区域时往复移动件很可能不慎进入错误方向的螺线槽。为了避免出现这种情况，需要使往复移动件沿行进方向的长度足够长，当其前端已经穿过X形区域进入正确的螺线槽时，其后端才刚刚进入或即将进入X形区域。本实用新型采用两条主滚动柱和一条辅助滚动柱来保证往复移动件沿行进方向具有足够的长度，其中辅助滚动柱的作用主要就在于保证往复移动件正确地经过交叉区域即X形区域。

可以想见的是，滚动柱可以借助于其他的安装结构实现在圆柱梯形螺线槽中的滚动行进，而不仅限于本实施例公开的安装结构。

滑道30

滑道30出于避免与转芯干涉的考虑设置两条，分别位于传动轴10的左右两侧，滑道30的轴线方向与传动轴的轴线方向平行，滑道30的两端固定架设在壳体本体102上。滑道30用于支撑滑动架，使后者在其上往复滑动，为了减小摩擦，可以在滑动架与滑道之间设置直线轴承,用于减小摩擦系数，提高效率，节省能耗。优选地，滑道30横截面设计为圆柱形，也可以为椭圆、方形、工字形等合适的截面形状。

连杆50

连杆50整体上呈现长臂状51，布置在传动轴10的大致左上方。连杆50的一端具有可与上滑动架231枢转连接的第一连接部501，另一端具有可与曲轴60的输入轴枢转连接的第二连接部502。

第一连接部上设置有圆孔，圆孔的轴线设计为沿水平方向，并与传动轴10的轴线空间垂直。第一连接部501与上滑动架231上朝向连杆50的方向突出形成的挂耳233枢转连接，优选地，可借助于轴承枢转连接。挂耳233成对设置，挂耳上设置有圆孔，使得当第一连接部501插入一对挂耳之间时，挂耳233的圆孔与第一连接部的圆孔重叠，并借助于枢轴53和轴承55、轴承卡簧57、轴承挡圈58形成枢转连接(连接关系在图2中可见)，也可设置枢轴垫圈54减少磨损。可以想见的是，挂耳也可以形成一个，并借助于适当的挡止件与第一连接部形成枢转连接。枢转连接的实现也不仅限于借助本实施例所公开的轴承。

第二连接部包括连杆盖52，当连杆盖安装到位时，在第二连接部上形成圆孔，圆孔的轴线沿水平方向设置，并且与传动轴10的轴线空间垂直。在连杆盖拆掉的状态下，第二连接部与曲轴输入轴61接合并且在连杆盖安装到位时，第二连接部的圆孔抱合在曲轴输入轴61上，从而与曲轴输入轴61形成枢转连接。

连杆50采用铝合金材料制成，并且连杆50长度方向的中间部分可形成内凹部以减轻连杆的重量，减少系统的动力损耗。

曲轴60

曲轴60设置在传动轴10的输出端一侧上方。曲轴60包括三段，位于中间的曲轴输入轴61以及位于两侧的第一输出轴62和第二输出轴63。第一输出轴62的轴线和第二输出轴63的轴线重合，并与曲轴输入轴61的轴线平行，三条轴线沿水平方向设置，并且与传动轴10的轴线空间垂直。

曲轴输入轴61与连杆50枢转连接；第一输出轴62与齿轮传动与解锁机构40的第二锥齿轮45通过键连接，并作为本实用新型传动装置的输出轴103；第二输出轴63枢转支撑在壳体本体102的侧壁上，或者作为本实用新型传动装置的另一输出轴。

第一输出轴62伸出壳体本体102的侧壁之外，通过键连接结构与本实用新型传动装置的输出齿轮46连接。

齿轮传动与解锁机构40

齿轮传动与解锁机构40整体上设置在传动轴10的输出端，用于将传动轴的一部分动力经过减速齿轮组传递至曲轴60。齿轮传动与解锁机构40包括接续配合的主动圆柱齿轮41、过渡圆柱齿轮42、被动圆柱齿轮43、第一圆锥齿轮44和第二圆锥齿轮45。

主动圆柱齿轮41借助于主动圆柱齿轮键412(见图3)安装在传动轴10的输出端，可与传动轴10同步转动。在本实用新型的方案中，主动圆柱齿轮41既可以由传动轴10带动旋转，也可以带动传动轴10旋转。

过渡圆柱齿轮42的轴421固定安装在一个齿轮架47的下部，借助于轴承423和卡簧422,424，过渡圆柱齿轮42实现绕其轴的转动。过渡圆柱齿轮42的轴线与传动轴轴线等高或略高，使得过渡圆柱齿轮42可以与主动圆柱齿轮41良好啮合传动。

被动圆柱齿轮43与过渡圆柱齿轮42在后者的上方啮合，被动圆柱齿轮43通过挡圈431和垫套432安装在安装轴上。被动圆柱齿轮43的轴也被齿轮架47支承，所不同的是其轴穿过齿轮架47后另一端借助于第一圆锥齿轮键442安装第一圆锥齿轮44，因此其轴可借助于轴承441相对于枢转齿轮架47枢转，从而使得被动圆柱齿轮43带动第一圆锥齿轮44转动。优选地，被动圆柱齿轮43的齿数与主动圆柱齿轮41的齿数相等。轴承441借助于轴承挡铁4410保持在工作位置。

第一圆锥齿轮44与第二圆锥齿轮45啮合传动，优选地，第一圆锥齿轮的齿数是第二圆锥齿轮的齿数的一半。第二圆锥齿轮45借助于圆锥齿轮键452安装于曲轴60的第一输出轴62。

上述各个齿轮均可采用直齿齿轮或圆弧齿轮。

齿轮架47设置在传动装置100的壳体底壁上，通过螺栓等合适的连接方式固定于壳体本体102的底壁或侧壁上，或者与壳体本体一体形成构成壳体本体的一部分。

本实用新型的工作原理

以上描述了本实用新型各主要部件的结构和连接关系，下面描述本实用新型的工作原理。

无刷电机200作为旋转动力源对传动轴10传递旋转动力和运动，传动轴10转动将促使位于螺线槽S中的滚动柱21沿着传动轴10的螺线槽行进，从而带动转芯22和滑动架23沿着滑道30移动。传动轴10转动一周，滑动架23从滑道30的第一端移动到第二端，传动轴10再转动一周，滑动架23从第二端回到第一端。滑动架23的一次往复运动，带动连杆50来回摆动一次，从而也带动曲轴60转动一周。也即是说，传动轴10经由连杆50向曲轴传动的传动比是2:1。由于圆柱螺线(即阿基米德圆柱螺线)的力学特性，较小的输入扭矩产生的较大直线推力，通过连杆连接，带动曲轴旋转，又将圆柱螺线的直线推力转化为旋转力，通过曲轴的杠杆力，再次加大传动扭矩，使输出轴得到更大的扭矩。从而实现动力和运动的高效传输。

与此同时，传动轴10的旋转输出轴经过齿轮传动与解锁机构40将旋转运动直接传递给曲轴60，齿轮传动与解锁机构40的减速比是2:1，因此传动轴10经由齿轮传动与解锁机构40向曲轴传动的传动比也是2:1。从而实现动力和运动的辅助传输。这里的传动比2:1是当传动轴10上的两根螺线槽设计为各一个导程时的结果。可以想见的是，齿轮传动与解锁机构的传动比要与传动轴经由连杆曲轴传动的传动比相同。也就是说，当传动轴经由连杆曲轴传动的传动比为2n:1时，齿轮传动与解锁机构的传动比也应为2n:1。

另一方面，当无刷电机200停止工作，没有旋转动力施加在传动轴10的输入端时，曲轴60的输出轴(通常通过适当的结构连接与车辆船舶的行走机构相连)在惯性作用下继续旋转，带动第二圆锥齿轮45转动，继而带动第一圆锥齿轮44、被动圆柱齿轮43、过渡圆柱齿轮42和主动圆柱齿轮41转动，最后带动传动轴10转动，传动轴10带动往复移动件20往复移动，从而带动连杆摆动继而带动曲轴旋转。借由这样的方式，传动装置可以解决圆柱梯形螺线自锁的特性，并且能够在一定程度上利用车辆行进过程中的惯性力作为旋转动力源，从而可以节约传动轴输入端的旋转动力源的能源消耗，进一步达到节能的效果。

金属材料的选择

本实用新型传动组件、传动装置的各个部件，由于受力和传动特性不同，优选采用不同的金属材料制成。例如，传动轴、转芯、滚动柱优选以高强度的轴承钢制成，滑动架和连杆优选以铝合金材料制成，齿轮传动与解锁机构、曲轴和输出齿轮优选以40Cr钢制成。

应用

本实用新型适合用于车辆，船舶，发电机，空调机的动力系统，特别是电动车辆的动力系统，所述旋转动力源可为发电机、电动机、混合能源发动机、汽油发动机、柴油发动机、或者其他传动系统的输出端。

根据传动动力的需要，可用多个本实用新型的传动装置组合构成一个传动装置，也可采用万向节来改变传动方向。图14示出了一种组合形式，其中一个传动装置的输出端作为其他两个传动装置的输入端。当然，其组合也不仅限于图中示出的组合方式。

本实用新型所述动力输出设备的输出端也可以连接发电机，所述动力输出设备输出的动力驱动所述发电机产生电能。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种传动组件，其特征在于，包括传动轴、往复移动件和滑道，

所述传动轴侧表面对称设有一条左旋圆柱螺线槽和一条右旋圆柱螺线槽，两条螺线槽首尾相接形成圆滑过渡的闭合回路，所述左旋圆柱螺线槽和所述右旋圆柱螺线槽相互交叉；

往复移动件安装在与传动轴轴线平行设置的滑道上并与传动轴上的螺线槽接合；

所述往复移动件包括滚动柱，所述滚动柱的轴线与传动轴的轴线保持垂直，所述滚动柱侧面与所述螺线槽的侧壁滚动接合；

所述螺线槽的所述侧壁粗糙度Ra小于1.0μm。

2.根据权利要求1所述的传动组件，其特征在于，

所述滚动柱包括至少两条主滚动柱和至少一条辅助滚动柱，所述辅助滚动柱夹设在主滚动柱之间，所述主滚动柱和辅助滚动柱沿其行进方向并排设置。

3.根据权利要求2所述的传动组件，其特征在于，

所述往复移动件包括用于保持所述滚动柱的转芯；所述主滚动柱和辅助滚动柱沿各自轴向包括轴承安装段和螺线槽壁接合段，所述主滚动柱的轴承安装段用于借助轴承将所述主滚动柱安装于往复移动件的转芯，所述辅助滚动柱的轴承安装段用于借助于轴承将所述辅助滚动柱夹持于所述主滚动柱之间并随之转动，所述螺线槽壁接合段适于与螺线槽的侧壁形状配合。

4.根据权利要求3所述的传动组件，其特征在于，

所述螺线槽为梯形螺线槽，所述主滚动柱和所述辅助滚动柱的所述螺线槽壁接合段包括相邻的第一梯形接合段和第二梯形接合段，所述第一梯形接合段的锥度小于第二梯形接合段的锥度，第二梯形接合段靠近所述主滚动柱或辅助滚动柱的底端。

5.根据权利要求1所述的传动组件，其特征在于，

所述传动轴一体成型。

6.根据权利要求1所述的传动组件，其特征在于，

所述传动轴包括轴心和轴套，所述轴心的中段上一体成型有一个凸块，所述轴套包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分分别从轴心的两端套装并固定在轴心上，所述凸块的侧壁与所述轴套的第一部分和第二部分的侧壁相互对应，共同限定出所述圆柱梯形螺线槽。

7.根据权利要求6所述的传动组件，其特征在于，

所述轴心和所述轴套分别通过挤压成型。

8.根据权利要求3或4所述的传动组件，其特征在于，

所述往复移动件包括滑动架，所述滑动架套在滑道上带动往复移动件沿滑道滑动，

所述滑动架由相互配合的上滑动架和下滑动架组装构成，所述上滑动架包括一个上下贯通的通孔，所述转芯可转动地容纳在所述上滑动架的通孔中。

9.根据权利要求8所述的传动组件，其特征在于，

所述滑动架的通孔为椭圆孔，所述椭圆孔的长轴沿滑道轴线方向设置，所述转芯横截面为圆形，所述转芯与所述滑动架的通孔间隙配合。

10.根据权利要求9所述的传动组件，其特征在于，

在所述滑动架和所述转芯之间设置平衡保持件和缓冲件，

所述平衡保持件为设置在所述滑动架和所述转芯之间的两条平衡轴，所述平衡轴一端插入在所述转芯侧壁形成的孔中，另一端插入在所述滑动架侧壁形成的腰形孔中；

所述缓冲件为设置在所述转芯和所述滑动架之间的顶珠弹簧和顶珠，所述顶珠弹簧一端抵靠顶珠并将顶珠保持在转芯周向上的环形槽中，另一端抵靠所述滑动架。