RU2272199C1 - Device for converting rotation into reciprocation - Google Patents

Device for converting rotation into reciprocation Download PDF

Info

Publication number
RU2272199C1
RU2272199C1 RU2004130398/11A RU2004130398A RU2272199C1 RU 2272199 C1 RU2272199 C1 RU 2272199C1 RU 2004130398/11 A RU2004130398/11 A RU 2004130398/11A RU 2004130398 A RU2004130398 A RU 2004130398A RU 2272199 C1 RU2272199 C1 RU 2272199C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
rollers
screw
cylindrical surface
inner cylindrical
Prior art date
Application number
RU2004130398/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Сергеевич Блинов (RU)
Дмитрий Сергеевич Блинов
ховский Олег Анатольевич Р (RU)
Олег Анатольевич Ряховский
Павел Александрович Соколов (RU)
Павел Александрович Соколов
Иван Александрович Лаптев (RU)
Иван Александрович Лаптев
Сергей Никодимович Вишневский (RU)
Сергей Никодимович Вишневский
Original Assignee
Дмитрий Сергеевич Блинов
Олег Анатольевич Ряховский
Павел Александрович Соколов
Иван Александрович Лаптев
Сергей Никодимович Вишневский
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дмитрий Сергеевич Блинов, Олег Анатольевич Ряховский, Павел Александрович Соколов, Иван Александрович Лаптев, Сергей Никодимович Вишневский filed Critical Дмитрий Сергеевич Блинов
Priority to RU2004130398/11A priority Critical patent/RU2272199C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2272199C1 publication Critical patent/RU2272199C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: device comprises screw, sectional housing with the ring grooves on the inner cylindrical surface, rollers provided with threaded sections and ring grooves that are in coincidence with the ring grooves provided in the housing along the axis of the screw, and balls which are mounted both in the ring groove of the housing and ring grooves of the adjacent rollers. The turns of the threaded sections of the rollers engage the turns of the screw thread, which causes the rollers to move. The balls, which represent separators for the rollers and convert the rotation of the screw into the reciprocation of the housing, transmit the axial load from the rollers to the housing without sliding friction.
EFFECT: enhanced efficiency and durability.
1 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве механической винтовой передачи для преобразования вращательного движения в поступательное.The invention relates to mechanical engineering and can be used as a mechanical screw drive for converting rotational motion into translational.

Известна планетарная роликовинтовая передача, см. Решетов Д.Н. "Детали машин", учебник для студентов машиностроительных и механических специальностей вузов, 4-е издание, Москва, Машиностроение, 1989 год, стр.314, состоящая из винта, гайки и, установленных между ними, резьбовых роликов. Ролики своими торцовыми шейками установлены в сепараторах. Чтобы исключить самопроизвольное вывинчивание роликов, они дополнительно связаны по торцам с гайкой зубчатыми зацеплениями. Витки роликов находятся в резьбовых зацеплениях с витками винта и гайки. При этом на гайке выполняют внутреннюю многозаходную резьбу.Known planetary roller screw transmission, see Reshetov D.N. "Machine Details", a textbook for students of engineering and mechanical specialties of universities, 4th edition, Moscow, Mechanical Engineering, 1989, p. 314, consisting of a screw, a nut, and threaded rollers installed between them. The rollers with their end necks are installed in the separators. To exclude spontaneous unscrewing of the rollers, they are additionally connected along the ends with a nut by gears. The turns of the rollers are in threaded engagement with the turns of the screw and nut. At the same time, an internal multi-thread is performed on the nut.

Основным недостатком данной планетарной роликовинтовой передачи является сложность конструкции и технологии изготовления, а именно то, что:The main disadvantage of this planetary roller screw transmission is the complexity of the design and manufacturing technology, namely, that:

- на внутренней поверхности гайки, закаленной до высокой твердости, необходимо выполнить высокоточную многозаходную резьбу (как правило, пятизаходную);- on the inner surface of the nut, hardened to high hardness, it is necessary to perform high-precision multi-thread (usually five-thread);

- ролики, кроме резьбовых зацеплений с винтом и гайкой, установлены в сепараторах и связаны еще зубчатыми зацеплениями с гайкой или ее корпусом.- the rollers, in addition to threaded gears with a screw and a nut, are installed in the separators and are connected by gearing to the nut or its housing.

Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, см. U.S. Patent №4926708 "Apparatus for converting rotary motion into axial motion" Int. Cl.5 F 16 H 25/22, которое выбрано в качестве прототипа. Данное устройство состоит из винта, корпуса, который совершает поступательное движение, и роликов. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса, которая имеет ту же ось, что и винт, выполнены, по меньшей мере, два кольцевых паза. На каждом ролике выполнены кольцевые пазы, чередующиеся с участками, на которых нарезана цилиндрическая резьба. Резьбовые участки каждого ролика, расположенные между соседними пазами, по одной образующей зацепляются с резьбой винта, а по противоположной образующей размещаются в кольцевых пазах корпуса. Таким образом, количество пазов корпуса равно количеству резьбовых участков на каждом ролике, а число кольцевых пазов, выполненных на каждом ролике, на единицу меньше. Корпус устройства не имеет внутреннюю многозаходную резьбу, а устройство в целом - сепараторов и зубчатых венцов. При работе устройства винт вращается, ролики совершают планетарное движение, а корпус движется поступательно вдоль оси винта. Рабочая осевая сила передается с винта на ролики за счет зацепления витков резьбы этих деталей, а с роликов на корпус - за счет контакта сопрягаемых поверхностей роликов с пазами корпуса с трением скольжения. Это является недостатком данного устройства, так как ведет к снижению к.п.д. и износу сопрягаемых поверхностей ролика и корпуса, снижающим долговечность устройства.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed device is a device for converting rotational motion to translational, see US Patent No. 4926708 "Apparatus for converting rotary motion into axial motion" Int. Cl. 5 F 16 H 25/22, which is selected as a prototype. This device consists of a screw, a housing that performs translational motion, and rollers. At least two annular grooves are made on the inner cylindrical surface of the housing, which has the same axis as the screw. On each roller, annular grooves are made alternating with portions on which a cylindrical thread is cut. The threaded sections of each roller located between adjacent grooves, along one generatrix mesh with the screw thread, and along the opposite generatrix are placed in the annular grooves of the housing. Thus, the number of housing grooves is equal to the number of threaded sections on each roller, and the number of ring grooves made on each roller is one less. The body of the device does not have internal multi-thread, and the device as a whole - separators and gears. When the device is operating, the screw rotates, the rollers make a planetary motion, and the body moves progressively along the axis of the screw. The working axial force is transmitted from the screw to the rollers due to the engagement of the threads of these parts, and from the rollers to the housing due to the contact of the mating surfaces of the rollers with the grooves of the housing with sliding friction. This is a disadvantage of this device, as it leads to a decrease in efficiency and wear of the mating surfaces of the roller and the housing, reducing the durability of the device.

Задачей изобретения является повышение к.п.д. и долговечности устройства для преобразования вращательного движения в поступательное, за счет замены трения скольжения на трение качение в месте сопряжения поверхностей роликов и корпуса.The objective of the invention is to increase the efficiency and durability of the device for converting rotational motion into translational motion, by replacing sliding friction with rolling friction at the interface between the surfaces of the rollers and the housing.

Поставленная задача достигается тем, что устройство снабжено шарами, а количество пазов, выполненных на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, равно количеству пазов, выполненных на наружной цилиндрической поверхности каждого ролика, причем каждый кольцевой паз на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположен в одной плоскости, перпендикулярной к оси винта с соответствующими кольцевыми пазами, выполненными на наружной цилиндрической поверхности каждого ролика, при этом каждый шар располагается одновременно в кольцевом пазе, выполненном на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, и в кольцевых пазах, выполненных на наружной цилиндрической поверхности двух соседних роликов. Для того чтобы устройство имело постоянную передаточную функцию, на концевых участках каждого ролика выполнены наружные зубчатые венцы, которые зацепляются с зубчатыми венцами, выполненными на внутренней цилиндрической поверхности корпуса.The task is achieved in that the device is equipped with balls, and the number of grooves made on the inner cylindrical surface of the housing is equal to the number of grooves made on the outer cylindrical surface of each roller, and each annular groove on the inner cylindrical surface of the housing is located in one plane perpendicular to the axis screws with corresponding annular grooves made on the outer cylindrical surface of each roller, with each ball located simultaneously in tsevom groove formed on an inner cylindrical surface of the housing, and annular grooves formed on the outer cylindrical surface of the two adjacent rollers. In order for the device to have a constant transfer function, external gear rims are made at the end sections of each roller, which mesh with gear rims made on the inner cylindrical surface of the housing.

Изобретение поясняется прилагаемыми чертежами, гдеThe invention is illustrated by the accompanying drawings, where

- на фиг.1 показан общий вид устройства;- figure 1 shows a General view of the device;

- на фиг.2 показан разрез А-А на фиг.1;- figure 2 shows a section aa in figure 1;

- на фиг.3 показан осевой разрез Б - Б на фиг.1;- figure 3 shows an axial section B - B in figure 1;

- на фиг.4 показан разрез В-В на фиг.3;- figure 4 shows a section bb in figure 3;

- на фиг.5 показан разрез Г-Г на фиг.4;- figure 5 shows a section GG in figure 4;

- на фиг.6 показан осевой разрез Б-Б сборного корпуса, имеющего четыре кольцевых паза;- figure 6 shows an axial section bB of the precast housing having four annular grooves;

- на фиг.7 показан осевой разрез Б-Б устройства с дополнительными зубчатыми зацеплениями между роликами и крышками корпуса.- Fig.7 shows an axial section bB of the device with additional gears between the rollers and the housing covers.

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, см. фиг.1 и 2, состоит из винта 1 и узла, совершающего поступательное перемещение. Сборный корпус указанного узла состоит из базовой детали 2 и двух крышек 3, которые соединены с базовой деталью винтами 4 с пружинными шайбами 5. Возможны и другие исполнения корпуса, которые обеспечивают сборку и работу устройства.A device for converting rotational motion into translational movement, see FIGS. 1 and 2, consists of a screw 1 and a node performing translational movement. The prefabricated housing of this assembly consists of a base part 2 and two covers 3, which are connected to the base part by screws 4 with spring washers 5. Other housing designs are possible that provide assembly and operation of the device.

Две крышки 3 и базовая деталь 2, см. фиг.3, образуют на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, которая имеет ту же ось, что и винт, два кольцевых паза "Д". На каждом ролике 6 выполнены столько же кольцевых пазов "Е", что и на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, и резьбовые участки "Ж", которые чередуются с пазами "Е". При этом каждый кольцевой паз "Д" на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположен в одной плоскости, перпендикулярной оси винта, с соответствующим кольцевым пазом "Е" каждого ролика 6. Витки резьбовых участков "Ж" каждого ролика находятся в зацеплениях с витками резьбы винта 1. Для удержания смазки внутри корпуса используются маслосъемные кольца 7, установленные в крышках 3.Two covers 3 and the base part 2, see figure 3, form on the inner cylindrical surface of the housing, which has the same axis as the screw, two annular grooves "D". On each roller 6, the same number of annular grooves "E" are made as on the inner cylindrical surface of the housing, and threaded sections "Zh" that alternate with grooves "E". Moreover, each annular groove "D" on the inner cylindrical surface of the housing is located in one plane perpendicular to the axis of the screw, with the corresponding annular groove "E" of each roller 6. The turns of the threaded sections "G" of each roller are engaged with the threads of the screw 1. To retain the lubricant inside the housing, oil scraper rings 7 are installed in the covers 3.

В каждом кольцевом пазу "Д" корпуса между соседними роликами 6 установлены шары 8, см. фиг.3-5. При этом каждый шар 8 установлен также в кольцевых пазах "Е" двух соседних роликов. Чтобы между шаром и тремя упомянутыми пазами, в которых одновременно располагается шар, были минимально возможные зазоры необходим геометрический расчет.In each annular groove "D" of the housing between adjacent rollers 6, balls 8 are installed, see Figs. 3-5. Moreover, each ball 8 is also installed in the annular grooves "E" of two adjacent rollers. In order to have the smallest possible gaps between the ball and the three mentioned grooves, in which the ball is simultaneously located, a geometric calculation is necessary.

На внутренней цилиндрической поверхности сборного корпуса количество пазов "Д" может быть более двух, как и количество соответствующих пазов "Ж" на роликах. Для этого в устройство вводится, по меньшей мере, одна дополнительная деталь 9. На фиг.6 показан осевой разрез сборного корпуса, имеющего две дополнительные детали 9. При этом количество пазов "Д" на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, а следовательно, и пазов "Ж" на роликах, равно четырем.On the inner cylindrical surface of the precast housing, the number of grooves "D" can be more than two, as well as the number of corresponding grooves "G" on the rollers. For this, at least one additional part 9 is introduced into the device. Fig. 6 shows an axial section of a prefabricated housing having two additional parts 9. Moreover, the number of grooves "D" on the inner cylindrical surface of the housing, and therefore the grooves " F "on rollers, equal to four.

Описанное выше устройство из-за проскальзывания в местах сопряжения винта и роликов, роликов и шаров, шаров и корпуса может иметь непостоянное осевое перемещение корпуса с роликами и шарами при равномерном вращении винта (переменную передаточную функцию). Устройства для преобразования вращательного движения в поступательное с переменной передаточной функцией можно использовать, например, в запорных механизмах, домкратах и так далее.The device described above, due to slipping at the interface between the screw and the rollers, rollers and balls, balls and the housing, may have an unstable axial movement of the housing with the rollers and balls during uniform rotation of the screw (variable transfer function). Devices for converting rotational motion into translational motion with a variable transfer function can be used, for example, in locking mechanisms, jacks, and so on.

Для того чтобы предлагаемое устройство имело постоянную передаточную функцию, необходима дополнительная связь между роликами и корпусом, например, зубчатыми зацеплениями. В этом случае, см. фиг.7, на концах каждого ролика 6 выполняют наружные зубчатые венцы "И", а в отверстии каждой крышки 3 - внутренние зубчатые венцы "К". Внутренние зубчатые венцы можно нарезать на специальных втулках, которые закрепляют в отверстиях крышек при сборке устройства.In order for the proposed device to have a constant transfer function, additional communication between the rollers and the housing, for example, gears, is necessary. In this case, see Fig. 7, at the ends of each roller 6, external gear rims "I" are made, and in the hole of each cover 3, internal gear rims "K" are made. Internal gear crowns can be cut into special bushings that are fixed in the holes of the covers when assembling the device.

Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное работает следующим образом. Винт 1, см. фиг.3-5, вращаясь, приводит в движение ролики 6, которые совершают планетарное движение. Ролики зафиксированы от осевого смещения относительно корпуса за счет шаров, установленных в кольцевых пазах корпуса и роликов. Это и является механизмом преобразования вращательного движения винта в поступательное движение корпуса совместно со всеми деталями, установленными в нем. При этом шары 8 будут катиться по кольцевым пазам "Д" корпуса и совершать дополнительное верчение под действием сил трения, аналогично шарам шариковых радиально-упорных подшипников. Кроме того шары являются сепараторами для роликов.A device for converting rotational motion into translational works as follows. The screw 1, see Fig.3-5, rotating, drives the rollers 6, which make a planetary motion. The rollers are fixed from axial displacement relative to the housing due to balls installed in the annular grooves of the housing and the rollers. This is the mechanism for converting the rotational motion of the screw into the translational motion of the housing together with all the parts installed in it. In this case, the balls 8 will roll along the annular grooves "D" of the housing and perform additional spinning under the action of friction forces, similarly to the balls of ball angular contact bearings. In addition, balls are separators for rollers.

В устройстве-прототипе рабочая осевая сила передается с роликов на корпус за счет контакта поверхностей этих деталей с трением скольжения. В заявляемом устройстве за счет введения между роликами и корпусом дополнительных деталей - шаров трение скольжение заменено трением качения, что способствует повышению к.п.д. устройства, уменьшает износ контактирующих поверхностей и повышает долговечность. Кроме того на винте уменьшается пусковой крутящий момент.In the prototype device, the working axial force is transmitted from the rollers to the housing due to the contact of the surfaces of these parts with sliding friction. In the inventive device due to the introduction between the rollers and the housing of additional parts - balls, friction sliding is replaced by rolling friction, which helps to increase the efficiency device, reduces wear on contact surfaces and increases durability. In addition, the starting torque is reduced on the screw.

Claims (2)

1. Устройство для преобразования вращательного движения в поступательное, содержащее винт, корпус, на внутренней цилиндрической поверхности которого, соосной с винтом, выполнены по меньшей мере два кольцевых паза и установленные между винтом и корпусом ролики, имеющие на наружной цилиндрической поверхности чередующиеся кольцевые пазы и резьбовые участки, которые зацепляются с резьбой винта, отличающееся тем, что устройство снабжено шарами, а количество пазов, выполненных на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, равно количеству пазов, выполненных на наружной цилиндрической поверхности каждого ролика, причем каждый кольцевой паз на внутренней цилиндрической поверхности корпуса расположен в одной плоскости, перпендикулярной к оси винта с соответствующими кольцевыми пазами, выполненными на наружной цилиндрической поверхности каждого ролика, при этом каждый шар располагается одновременно в кольцевом пазе, выполненном на внутренней цилиндрической поверхности корпуса, и в кольцевых пазах, выполненных на наружной цилиндрической поверхности двух соседних роликов.1. A device for converting rotational motion into translational, containing a screw, a housing, on the inner cylindrical surface of which, coaxial with the screw, at least two annular grooves are made and rollers installed between the screw and the housing having alternating annular grooves and threaded on the outer cylindrical surface sections that engage with the screw thread, characterized in that the device is provided with balls, and the number of grooves made on the inner cylindrical surface of the housing is equal to the number the grooves made on the outer cylindrical surface of each roller, and each annular groove on the inner cylindrical surface of the housing is located in the same plane perpendicular to the axis of the screw with the corresponding annular grooves made on the outer cylindrical surface of each roller, with each ball located simultaneously in the annular a groove made on the inner cylindrical surface of the housing, and in annular grooves made on the outer cylindrical surface of two adjacent rollers ikov. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на концевых участках каждого ролика выполнены наружные зубчатые венцы, которые зацепляются с зубчатыми венцами, выполненными на внутренней цилиндрической поверхности корпуса.2. The device according to claim 1, characterized in that at the end sections of each roller there are external gear rims that mesh with gear rims made on the inner cylindrical surface of the housing.
RU2004130398/11A 2004-10-19 2004-10-19 Device for converting rotation into reciprocation RU2272199C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004130398/11A RU2272199C1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Device for converting rotation into reciprocation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004130398/11A RU2272199C1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Device for converting rotation into reciprocation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2272199C1 true RU2272199C1 (en) 2006-03-20

Family

ID=36117304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004130398/11A RU2272199C1 (en) 2004-10-19 2004-10-19 Device for converting rotation into reciprocation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2272199C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2484334C1 (en) * 2012-01-10 2013-06-10 Алексей Николаевич Фефилов Motion converter
RU2631096C1 (en) * 2016-07-25 2017-09-18 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Roller screw mechanism

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2484334C1 (en) * 2012-01-10 2013-06-10 Алексей Николаевич Фефилов Motion converter
RU2631096C1 (en) * 2016-07-25 2017-09-18 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Roller screw mechanism

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9360098B2 (en) Strain wave drive with improved performance
US4736654A (en) Transmitting unit
CN115539619B (en) Planetary transmission device with deflection planet carrier system
US11149826B1 (en) Planetary rolling micro-jacking device
RU2272199C1 (en) Device for converting rotation into reciprocation
RU2374527C1 (en) Device for transformation of rotary motion into progressive (versions)
RU2310785C1 (en) Device to convert rotation into translational motion
RU166843U1 (en) PLANETARY TRANSMISSION
RU2204069C1 (en) Planetary roller-screw drive with modified thread of parts
RU2334141C1 (en) Method of adaptive gear ratio variation and adaptive variable-speed gear drive
RU2204070C1 (en) Planetary roller-screw drive
RU2244181C2 (en) Planet gear
CN112128328A (en) Novel spiral transmission mechanism
EP0114561A1 (en) Motion transmitting system
RU2760068C1 (en) Gearbox with satellites with external thread and joint containing such gearbox
RU2463500C1 (en) Rotation-to-translation converter
RU2742154C1 (en) Wheel roller bearing
RU2544033C1 (en) Screw gear
RU154625U1 (en) DEVICE FOR CONVERTING ROTARY MOTION TO SUSTAINABLE
CA2017008C (en) Rack and pinion lifter
RU2194202C2 (en) Planetary roller-helical gear train
RU2392517C1 (en) Facility for conversion of rotary motion into progressive
RU2140592C1 (en) Axial motion unit of planetary roller-and-screw train
RU2714435C2 (en) Planetary roller-screw transmission
RU2522730C2 (en) Rotation-to-translation converter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20061020