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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen, der zum Bereich des Maschinenbaus gehört. Insbesondere bezieht sie sich auf einen Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen (Guo-Mechanismus) der Drehbewegung und der bidirektionalen linearen Bewegung.
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Hintergrundtechnik
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Die Verwendung der Umwandlung zwischen Drehbewegung und bidirektionaler linearer Bewegung ist in der industriellen Produktion und in mechanischen Geräten weit verbreitet. Die herkömmlichen Umwandlungsmechanismen umfassen unterschiedliche Typen z.B. einen Kurbelpleuelstangenmechanismus, einen Nockenmechanismus, einen Kurbelgleitblockmechanismus und einen Kurbelschwingringmechanismus. Unter diesen ist der Umwandlungsmechanismus aus Kolben und Kurbelpleuelstange am weitesten verbreitet.
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In dem Kurbelkolbenmechanismus eines Kraftfahrzeugmotors ist die Kurbel eine der Hauptkomponenten des Kurbelpleuelstangenmechanismus, und ihre Hauptfunktion besteht darin, die bidirektionale lineare Bewegung des Kolbens in eine Drehbewegung umzuwandeln. Die Kurbel hat jedoch eine komplizierte Struktur und ein großes Volumen. Es ist schwierig, ein vollständiges dynamisches und statisches Gleichgewicht zu erreichen, und die Kurbel erfordert hochwertige Materialien und ist schwer zu verarbeiten. Das andere Teil z.B. die Pleuelstange umfasst eine Pleuelschaft, eine Pleuelbuchse am kleinen Ende der Pleuelstange, eine Lagerschale am großen Ende der Pleuelstange und eine Pleuelschraube usw. Die Pleuelstange ist ein Verbindungselement zwischen der Kurbel und dem Kolben, ihr kleines Ende bewegt sich mit dem Kolben bidirektional und Ihr großes Ende dreht sich mit der Kurbel. Die Pleuelstange des Kurbelpleuelstangemechanismus hat einen komplizierten Kraft- und Bewegungsablauf, der Mechanismus ist sperrig und erzeugt während des Betriebs große Vibrationen und komplexe Trägheitseffekte und Geräusche. Der Nockenmechanismus kann verschiedene komplexe Bewegungsanforderungen erfüllen, und die Struktur ist einfach und kompakt, wodurch der erforderliche Bewegungsablauf genau erreicht werden kann. Allerdings hat der Nocken einen Punkt- oder Linienkontakt, der Druck ist groß und der Punkt- bzw. Linienkontakt führen leicht zu Verschleiß. Daher kann der Nockenmechanismus weder für Bewegungen mit einer hohen Geschwindigkeit und einem großen Bewegungsbereich verwendet werden noch eine bidirektionale lineare Bewegung in eine Drehbewegung umwandeln.
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Um die Nachteile des herkömmlichen Kurbelpleuelstangemechanismus und des Nockenmechanismus sowie anderer Mechanismus zur Umwandlung von Drehbewegung und bidirektionaler linearer Bewegung zu überwinden, offenbart die vorliegende Erfindung einen Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen (Guo-Mechanismus) unter Verwendung eines Paares symmetrisch angeordneter käfigfreier Kugellager mit gekrümmten Nuten (Patentanmeldungsnummer:
CN201910024162.1 ), und ein Gleitblock wird verwendet, um die Drehung des Außenrings zu beschränken, der sich nur bidirektional bewegen kann. Folglich können die Drehung des Innenrings und die bidirektionale lineare Bewegung des Außenrings gegenseitig umgewandelt werden.
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Inhalt der Erfindung
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Ein Paar symmetrisch angeordnete käfigfreie Kugellager mit gekrümmten Nuten wird verwendet, um die gegenseitige Umwandlung zwischen Drehbewegung und bidirektionaler linearer Bewegung zu ermöglichen. Der Mechanismus umfasst einen Innenring, einen Außenring und zwei Stahlkugelgruppen. Bei der Erfindung ist die Drehung des Außenrings gehindert, um nur bidirektional linear bewegbar zu sein, und der Innenring ist nur drehbar. Die in der vorliegenden Erfindung offenbarten Drehbewegungskomponenten des Mechanismus zur Umwandlung zwischen Drehbewegung und bidirektionalen linearen Bewegung sind alle achsensymmetrische Drehteile und können viele Nachteile des Kurbelpleuelstangenmechanismus und des Nockenmechanismus überwinden.
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Die technische Lösung zur Erreichung der oben genannten Erfindungsziele ist: ein Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen, umfassend einen Innenring 1, einen rechten Außenring 2, eine rechte Stahlkugelgruppe 3, ein Verbindungselement 4, einen linken Außenring 5 und eine linke Stahlkugelgruppe 6 und einen Drehantrieb sowie einen Gleitblock, dadurch gekennzeichnet: dass die linken und rechten Stahlkugelgruppe 6, 3 in gekrümmten Nuten angeordnet sind, ein Außendurchmesser d1 der linken und rechten Seite des Innenrings 1 außerhalb der gekrümmten Nuten kleiner oder gleich einem Durchmesser d4 der Kugelmittelpositionen der im Innenring (1) eingesetzten Stahlkugelgruppen ist, und ein Außendurchmesser d2 des Mittelteils des Innenrings 1 kleiner oder gleich einem Durchmesser d5 der Positionen der Außenkanten der im Innenring (1) eingesetzten Stahlkugeln ist; dass die gekrümmten Nuten der linken und rechten Stahlkugelgruppe 6, 3 mit demselben Zyklus, derselben Phase und der gleichen Amplitude eingerichtet sind, die linke und rechte Stahlkugelgruppe 6, 3 jeweils in der linken und rechten gekrümmten Nut des Innenrings 1 angeordnet sind, und die gekrümmten Nuten in derselben Phase nach links oder rechts ausgebildet sind, sodass der Abstand zwischen den Mittellinien der linken und rechten Stahlkugelgruppe 6, 3 immer gleich ist; dass die vier gekrümmten Nuten des linken Außenrings 5, des rechten Außenrings 2 und des Innenrings 1 mit derselben Phase und der gleichen Amplitude ausgebildet sind, die Innendurchmesser des linken und rechten Außenrings 5, 2 jeweils durch die gekrümmten Nuten in zwei Abschnitte unterteilt sind, ein kleiner Durchmesser d3 eines Abschnitts des Außenrings größer oder gleich dem Außendurchmesser d1 der linken und rechten Seite des Innenrings 1 ist, und ein großer Durchmesser d6 eines Abschnitts des Außenrings größer oder gleich dem Außendurchmesser d2 des Mittelteils des Innenrings 1 ist; und dass der linke und rechte Außenring 5, 2 mit dem Verbindungselement 4 fest miteinander verbunden sind.
Die linke und rechte Stahlkugelgruppe 6, 3 umfassen eine gleiche Anzahl und die Länge der Mittellinie der gekrümmten Nuten ist ein positives ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der linken oder rechten Stahlkugelgruppe 6, 3.
Wenn der linke und rechte Außenring 5, 2 mit dem Verbindungselement 4 fest miteinander verbunden sind, sind die Phasen um einen halben Zyklus versetzt und der linke und rechte Außenring 5, 2 mit Spitze zu Spitze und Tal zu Tal angeordnet.
Der Mittelteil des Innenrings 1 mit dem Außendurchmesser d2 kann mit zwei Strukturen ausgestaltet sein: eine Struktur besteht darin, dass die Länge H des Mittelteils des Innenrings 1 mit dem Außendurchmesser d2 größer als der Durchmesser einer Stahlkugel ist, wobei diese Struktur mit zwei Stahlkugelgruppen, nämlich der linken und rechten Stahlkugelgruppe 6, 3, ausgestaltet ist; und eine andere Struktur besteht darin, dass die Länge H des Mittelteils des Innenrings 1 mit dem Außendurchmesser d2 gleich 0 ist, wobei der Innenring 1 nicht mit einem Mittelteil mit dem Außendurchmesser d2 ausgebildet ist und nur eine Stahlkugelgruppe angeordnet ist.
Die Länge H des Mittelteils des Innenrings 1 mit dem Außendurchmesser d2 ist gleich 0, wobei wenn nur eine Stahlkugelgruppe angeordnet ist, ist ein Halbkreisbogen an einer Spitze-zur-Spitze-Position des linken und rechten Außenrings 5, 2 ausgebildet und die Länge K des Abschnitts des linken und rechten Außenrings mit dem großen Durchmesser d6 ist gleich 0, wobei die Länge der auf der anderen Seite ohne die gekrümmten Nuten ausgebildeten Abschnitte des linken und rechten Außenrings 5, 2 verlängert sein muss.
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Im Vergleich mit dem herkömmlichen Kurbelpleuelstangenmechanismus und dem Nockenmechanismus hat der in der vorliegenden Erfindung offenbarte Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen (Guo-Mechanismus) die folgenden Vorteile:
- 1. Die Struktur ist einfach und nimmt wenig Platz ein;
- 2. Die Bewegungsabschnitte sind nur mit Drehbewegung und bidirektionaler linearer Bewegung ausgestaltet und die Geräusche sind gering;
- 3. Es sind nur wenige Komponenten erforderlich, die Anforderungen an die Komponentenverarbeitung sind gering und die Herstellung ist leicht.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung der Gesamtstruktur des Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen, wenn sich der Außerring bis zur Rechtseite bewegt hat;
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils ohne Rahmen, wenn sich der Außerring bis zur Linkseite bewegt hat;
- 3 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur des Innenrings des Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen;
- 4 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur und der Stahlkugelanordnung des rechten Außenrings des Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen;
- 5 zeigt eine schematische Darstellung der Struktur und der Stahlkugelanordnung des linken Außenrings des Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen;
- 6 zeigt eine schematische Darstellung der Gesamtstruktur, wenn sich der Außenring einer einzelnen Stahlkugelgruppe bis zur Linkseite bewegt hat;
- 7 zeigt eine schematische Darstellung der Entfaltung und des Querschnitts der YY-Ebene, wenn sich der Außenring einer einzelnen Stahlkugelgruppe bis zur Linkseite bewegt hat;
- 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils ohne Rahmen, wenn sich der Außenring einer einzelnen Stahlkugelgruppe bis zur Rechtsseite bewegt hat;
- 9 zeigt eine schematische Darstellung der Entfaltung der YY-Ebene, wenn sich der Außenring einer einzelnen Stahlkugelgruppe bis zur Rechtsseite bewegt hat;
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Die Bedeutungen der Bezugszeichnen in den Figuren lauten wie folgt:
- 1
- Innenring,
- 2
- Rechter Außenring,
- 3
- Rechte Stahlkugelgruppe,
- 4
- Verbindungselement,
- 5
- Linker Außenring,
- 6
- Linke Stahlkugelgruppe,
- 7
- Gleitblock,
- 8
- Gleitnut,
- 9
- Rahmen;
- d1
- Außendurchmesser der linken und rechten Seite der gekrümmten Nuten des Innenrings 1,
- d2
- Außendurchmesser des Mittelteils des Innenrings 1,
- d3
- Kleiner Durchmesser des Außenrings,
- d4
- Durchmesser der Kugelmittelpositionen,
- d5
- Durchmesser der Positionen der Außenkanten der Stahlkugeln,
- d6
- Großer Durchmesser des Außenrings,
- H
- Länge des Mittelteils des Innenrings 1 mit dem Außendurchmesser d2 ,
- K
- Länge des Abschnitts des linken und rechten Außenrings mit dem großen Durchmesser d6 .
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Detaillierte Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Wie in den Figuren gezeigt, ist die schematische Darstellung 1, wenn sich der Außerring des Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen der vorliegenden Erfindung bis zur Rechtseite bewegt hat, die schematische Darstellung, wenn sich der Außerring des Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen der vorliegenden Erfindung bis zur Linkseite bewegt hat, und der linke Außerring 5 und der rechte Außerring 2 sind mit dem Verbindungselement 4 fest miteinander verbunden; 3 ist eine schematische Darstellung der Struktur des Innenrings des Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen, die gekrümmten Nuten des Innerrings 1 sind mit einer linken Stahlkugelgruppe 6 und einer rechten Stahlkugelgruppe 3 angeordnet,
der Nenndurchmesser des Außendurchmessers d1 der linken und rechten Seite der inneren Nuten 1 außerhalb der gekrümmten Nuten ist gleich dem Durchmesser d4 der Kugelmittelpositionen nach dem Anordnen der Stahlkugelgruppen, aber beim Außendurchmesser d1 ist eine negative Toleranz verwendet; der Nenndurchmesser des Außendurchmessers d2 des Mittelteils des Innenrings 1 ist gleich dem Durchmesser d5 der Positionen der Außenkanten der Stahlkugeln nach dem Anordnen der Stahlkugelgruppen, aber beim Außendurchmesser d2 ist eine negative Toleranz verwendet; 4 und 5 zeigen schematische Darstellungen der Struktur und der Stahlkugelanordnung des rechten und linken Außenrings des Mechanismus zur Umwandlung von Bewegungsformen, die gekrümmten Nuten der linken Stahlkugelgruppe 6 und der rechten Stahlkugelgruppe 3 sind mit denselben Perioden und Phasen und einer gleichen Amplitude eingerichtet, die linke Stahlkugelgruppe 6 und die rechte Stahlkugelgruppe 3 sind jeweils in der linken bzw. rechten Nut des Innenrings 1 angeordnet, und die Nuten sind in derselben Phase nach links oder rechts eingerichtet, sodass der Abstand zwischen den Mittellinien der linken Stahlkugelgruppe 6 und der rechten Stahlkugelgruppe 3 immer gleich ist; die vier gekrümmten Nuten des linken Außerrings 5 und des rechten Außerrings 2 und des Innerrings 1 haben dieselbe Periode und eine gleiche Amplitude; die Innendurchmesser des linken Außenrings 5 und des rechten Außenrings 2 sind jeweils durch die gekrümmten Nuten in zwei Abschnitte unterteilt, der Nenndurchmesser des Abschnitts des kleinen Außenrings d3 ist gleich dem Nenndurchmesser des Außendurchmessers d1 der linken und rechten Seite des Innenrings 1, aber beim kleinen Außendurchmesser d3 ist eine positive Toleranz verwendet; der Nenndurchmesser des Abschnitts des Außenrings mit großem Durchmesser d6 ist gleich dem Nenndurchmesser des Außendurchmessers d2 des Mittelteils des Innenrings 1, aber beim großen Durchmesser d6 des Außenrings ist eine positive Toleranz verwendet; die Anzahl der linken Stahlkugelgruppe 6 und der rechten Stahlkugelgruppe 3 ist gleich, beide sind gleich 38, und die Länge der Mittellinie der gekrümmten Nuten beträgt 38-fache der Anzahl der linken Stahlkugelgruppe 6 oder der rechten Stahlkugelgruppe 3.
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Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit einer einzelnen Stahlkugelgruppe in 6 bis 9 gezeigt. 6 zeigt eine schematische Darstellung der Gesamtstruktur, wenn sich der Außenring einer einzelnen Stahlkugelgruppe bis zur Linkseite bewegt hat; 7 zeigt eine schematische Darstellung der Entfaltung und des Querschnitts der YY-Ebene, wenn sich der Außenring einer einzelnen Stahlkugelgruppe bis zur Linkseite bewegt hat; 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils ohne Rahmen, wenn sich der Außenring einer einzelnen Stahlkugelgruppe bis zur Rechtsseite bewegt hat; und 9 zeigt eine schematische Darstellung der Entfaltung der YY-Ebene, wenn sich der Außenring einer einzelnen Stahlkugelgruppe bis zur Rechtsseite bewegt hat. Die Länge H des Mittelteils des Innenrings 1 mit dem Außendurchmesser d2 gemäß dieser Struktur ist gleich 0. Wenn nur eine Stahlkugelgruppe angeordnet ist, ist ein Halbkreisbogen an einer Spitze-zur-Spitze-Position des linken und rechten Außenrings 5, 2 ausgebildet und die Länge K des Abschnitts des linken und rechten Außenrings mit dem großen Durchmesser d6 gleich 0, und gemäß dieser Struktur ist die Länge der auf der anderen Seite ohne die gekrümmten Nuten ausgebildeten Abschnitte des linken und rechten Außenrings 5, 2 zu verlängern.
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Unter der Bedingung, dass die Grundidee und das Prinzip der vorliegenden Erfindung gleich sind, kann die vorliegende Erfindung in verschiedene detaillierte strukturelle Änderungen und teilweise verbesserten Strukturformen z. B. mit unterschiedlichen Durchmesser, Perioden und Amplituden ausgestaltet werden. Diese bilden andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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