WO2017066920A1 - 传动装置及其齿条拐角转向机构 - Google Patents

传动装置及其齿条拐角转向机构 Download PDF

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辛栋
南奋勇
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Abstract

一种传动装置及齿条拐角转向机构，齿条拐角转向机构包括输入齿轮(10)及齿条转向组件(20)，齿条转向组件(20)包括柱塞(21)及多个齿条单元(22)，柱塞(21)呈直条状且沿直线轨迹运动，与柱塞(21)相邻的齿条单元(22)倾斜连接于柱塞(21)的尾端，其他各齿条单元(22)依次倾斜连接于前一齿条单元(22)的尾端，当各齿条单元(22)与输入齿轮(10)啮合时该齿条单元(22)转动与柱塞(21)位于一条直线。通过齿条单元(22)的可转动保证转向机构的柔性转向，将输入齿轮(10)的往复转动转换成柱塞(21)的往复平动，运行平稳、连续性好；噪音低；承载能力大，可靠；结构紧凑，体积小巧。

Description

说明书 发明名称：传动装置及其齿条拐角转向机构 技术领域
[0001] 本发明涉及传动技术领域， 更具体地说， 是涉及一种传动装置及其齿条拐角转 向机构。
背景技术
[0002] 在传动机构中， 齿轮齿条传动机构主要用于将齿轮的旋转运动转换为齿条的直 线运动， 其中齿条作为一个整体， 通常只沿某一直线进行往复运动。
[0003] 而要实现齿条转向且传递连续的运动和动力， 一般在拐角处设置圆弧轨道， 使 齿条在轨道中实现转向。 但利圆弧轨道的转向机构运动平稳性差， 易卡死， 齿 条与圆弧轨道之间的摩擦较大， 传动效率较低。
技术问题
[0004] 本发明的目的在于提供传动装置及其齿条拐角转向机构， 旨在解决现有技术中 存在的齿条拐角转向中平稳性差， 易卡死， 传动效率低的问题。
问题的解决方案
技术解决方案
[0005] 为解决上述技术问题， 本发明的技术方案是： 提供一种齿条拐角转向机构， 包 括输入齿轮以及由所述输入齿轮带动的齿条转向组件， 所述齿条转向组件包括 柱塞以及依次活动连接于所述柱塞尾端且排列呈拐角状的多个齿条单元， 所述 柱塞呈直条状且沿直线轨迹运动， 所述柱塞靠近所述输入齿轮的侧壁为可与所 述输入齿轮啮合的第一齿面， 各所述齿条单元靠近所述输入齿轮的侧壁为可与 所述输入齿轮啮合的第二齿面， 与所述柱塞相邻的齿条单元倾斜连接于所述柱 塞的尾端， 其他各齿条单元依次倾斜连接于前一齿条单元的尾端， 当各所述齿 条单元的第二齿面与所述输入齿轮啮合吋该齿条单元转动与所述柱塞位于一条 直线。
[0006] 可选地， 各所述齿条单元包括本体， 所述本体的前侧设有连接部， 所述本体的 后侧向内凹陷形成第一连接槽， 所述柱塞的尾端设有第二连接槽， 与所述柱塞 相邻的齿条单元的连接部伸入所述第二连接槽内并通过连接柱转动连接； 其他 各齿条单元的连接部依次伸入前一齿条单元的第一连接槽内并通过连接柱转动 连接。
[0007] 可选地， 各所述连接部为一体成型于所述本体上的连接块， 所述本体靠近所述 输入齿轮的侧壁为所述第二齿面， 所述连接块靠近所述输入齿轮的侧壁与所述 第二齿面平齐， 且所述第二齿面延伸至所述连接块靠近所述输入齿轮的侧壁上 ， 所述连接柱平行于所述第二齿面设置。
[0008] 可选地， 各所述连接柱位于所述拐角的圆弧轨迹上。
[0009] 可选地， 各所述本体的后壁面与所述第二齿面的连接处设有第一斜面。
[0010] 可选地， 所述第一连接槽内与所述连接部插入方向相对的内壁面与所述第二齿 面的连接处设有第二斜面； 所述第二连接槽内与所述连接部插入方向相对的内 壁面与所述第一齿面的连接处设有第三斜面。
[0011] 可选地， 还包括壳体、 缸体以及保持架， 所述壳体具有拐角， 所述缸体设于所 述拐角的前侧， 所述柱塞穿设于所述缸体内， 各所述齿条单元位于所述拐角处 ， 所述输入齿轮固定于所述保持架上。
[0012] 可选地， 所述保持架包括截面呈" C"型状的管口部以及由所述管口部的两端部 向上延伸的固定部， 所述管口部与所述缸体对接以供所述柱塞与各所述齿条单 元通过， 所述输入齿轮固定于两所述固定部之间。
[0013] 可选地， 所述管口部的底部设有滚针。
[0014] 本发明还提供了一种传动装置， 包括上述的齿条拐角转向机构。
发明的有益效果
有益效果
[0015] 本发明中， 齿条拐角转向机构利用位于水平位置的齿条单元来带动其他齿条单 元， 并通过齿条单元的可转动结构保证转向机构的柔性转向， 可将输入齿轮的 往复转动转换成柱塞的往复平动， 且运行平稳性、 连续性好； 噪音低； 承载能 力大， 工作可靠； 而且， 结构紧凑， 体积小巧。
对附图的简要说明
附图说明 [0016] 图 1是本发明实施例提供的齿条拐角转向机构的结构示意图；
[0017] 图 2是本发明实施例中齿条转向组件的结构示意图；
[0018] 图 3是本发明实施例中齿条单元的结构示意图；
[0019] 图 4是本发明实施例中齿条单元的俯视图；
[0020] 图 5是图 2中 A处放大图；
[0021] 图 6是本发明实施例中齿条转向组件与缸体的装配示意图；
[0022] 图 7是本发明实施例中齿条拐角转向机构在进行拐角前的结构示意图;
[0023] 图 8是本发明实施例中齿条拐角转向机构完成拐角后的结构示意图；
[0024] 图 9是本发明实施例中齿条转向组件的运动轨迹图；
[0025] 10-输入齿轮； 20-齿条转向组件； 21-柱塞；
[0026] 211-第一齿面； 212-第二连接槽； 22-齿条单元；
[0027] 221-第二齿面； 222-本体； 223-连接部；
[0028] 224-第一连接槽; 225-第一连接孔; 226-第二连接孔;
[0029] 227-第一斜面； 228-第二斜面； 30-壳体；
[0030] 40-缸体； 50-保持架； 51-管口部；
[0031] 52-固定部； 60-滚针。
本发明的实施方式
[0032] 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例 ， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明， 并不用于限定本发明。
[0033] 需要说明的是， 当元件被称为 "固定于"或"设置于"另一个元件， 它可以直接在 另一个元件上或者可能同吋存在居中元件。 当一个元件被称为"连接于 "另一个元 件， 它可以是直接连接到另一个元件或者可能同吋存在居中元件。
[0034] 还需要说明的是， 本实施例中的左、 右、 上、 下等方位用语， 仅是互为相对概 念或是以产品的正常使用状态为参考的， 而不应该认为是具有限制性的。
[0035] 参照图 1、 图 2， 本发明提供的一种齿条拐角转向机构， 包括输入齿轮 10以及由 输入齿轮 10带动的齿条转向组件 20。 其中， 齿条转向组件 20包括柱塞 21以及依 次活动连接于柱塞 21尾端且排列呈拐角状的多个齿条单元 22。 输入齿轮 10位于 齿条转向组件 20的一侧， 柱塞 21呈直条状且沿直线轨迹运动， 柱塞 21靠近输入 齿轮 10的侧壁为第一齿面 211， 各齿条单元 22靠近输入齿轮 10的侧壁为第二齿面 221， 第一齿面 211的齿形与第二齿面 221的齿形相同， 均可与输入齿轮 10啮合。 其中， 与柱塞 21相邻的齿条单元 22倾斜连接于柱塞 21的尾端， 其他各齿条单元 2 2依次倾斜连接于前一齿条单元 22的尾端， 由于柱塞 21呈直条状且沿直线轨迹运 动， 柱塞 21运动带动各齿条单元 22向前移动吋， 当各齿条单元 22的第二齿面 221 与输入齿轮 10啮合吋该齿条单元 22转动一定角度与柱塞 21位于一条直线。
[0036] 本发明中， 利用柱塞 21来带动处于水平位置与之相邻的齿条单元 22， 并利用此 齿条单元 22带动多个处于拐角处的其他齿条单元 22， 在这一过程中通过齿条单 元 22的可转动结构保证转向机构的柔性转向， 将输入齿轮 10的往复转动转换成 柱塞 21的往复平动， 且运行平稳性、 连续性好； 噪音低； 承载能力大， 工作可 靠； 而且， 结构紧凑， 体积小巧。
[0037] 结合图 3、 图 4， 本实施例中， 各齿条单元 22结构相同。 齿条单元 22包括本体 22 2， 本体 222的前侧设有连接部 223， 本体 222的后侧向内凹陷形成第一连接槽 224 。 而柱塞 21的尾端设有第二连接槽 212， 与柱塞 21相邻的齿条单元 22的连接部 22 3伸入第二连接槽 212内并通过连接柱 （图中未示出） 转动连接。 其他各齿条单 元 22的连接部 223依次伸入前一齿条单元 22的第一连接槽 224内并通过连接柱转 动连接。
[0038] 具体地， 本体 222呈六面体状， 而连接部 223为一体成型于本体 222上的连接块 。 连接块居中设于本体 222的前侧。 本体 222靠近输入齿轮 10的侧壁为上述的第 二齿面 221， 而连接块靠近输入齿轮 10的侧壁延伸与第二齿面 221平齐， 第二齿 面 221延伸至连接块靠近输入齿轮 10的侧壁上， 即是连接块靠近输入齿轮 10的侧 壁上也设有与第二齿面 221相同的齿形用于与输入齿轮 10啮合。 对应的， 第一连 接槽 224也是贯通本体 222的两相对侧壁设置。 这样， 当连接块伸入第一连接槽 2 24吋， 连接块上的齿形恰好填充第一连接槽 224处的齿形的空缺， 使后一齿条单 元 22的齿形能与前一齿条单元 22的齿形融合。 同样的， 上述结构使齿条单元 22 与柱塞 21连接吋结构也更紧凑， 融合更好。 [0039] 而第一连接槽 224的两相对侧壁设置有两第一连接孔 225， 连接块设有第二连接 孔 226， 当连接块插入第一连接槽 224吋， 第二连接孔 226与两第一连接孔 225正 对， 连接柱依次穿过三个连接孔即实现相邻齿条单元 22的连接。 本实施例中， 连接柱为销钉。 齿条单元 22与柱塞 21的连接结构与相邻齿条单元 22之间的连接 结构相同， 也采用销钉连接。 销钉平行于第二齿面 221、 第一齿面 211设置， 即 由图 2中所示， 销钉是上下设置的。 这样， 各齿条单元 22即可绕销钉向内、 外转 动。
[0040] 本实施例中， 多个齿条单元 22连接呈拐角状， 拐角具有一圆心， 各齿条单元 22以此圆心转动， 各连接柱即销钉均位于拐角的圆弧轨迹上。
[0041] 各齿条单元 22的本体 222的后壁面与第二齿面 221的连接处设有第一斜面 227。
结合图 3、 图 5， 当齿条单元 22在行进过程中， 后一齿条单元 22前端内侧贴靠前 一齿条单元 22后端内侧， 此处设置的第一斜面 227， 不仅避免相邻两齿条单元 22 于贴靠处发生干涉， 而且， 第一斜面 227也用于控制相邻两齿条单元 22在拐角前 之间的夹角， 使齿条单元 22能沿拐角的圆弧轨迹行进。
[0042] 同样的， 为了避免干涉及控制夹角， 第一连接槽 224内与连接部 223插入方向相 对的内壁面与第二齿面 221的连接处设有第二斜面 228; 在第二连接槽 212内与连 接部 223插入方向相对的内壁面与第一齿面 211的连接处设有第三斜面 （图中未 示出） 。
[0043] 优选地， 本实施例中， 第一齿面 211的齿形与第二齿面 221的齿形均为斜齿， 相 应的， 输入齿轮 10也为斜齿轮。 输入齿轮 10通过斜齿与柱塞 21及各齿条单元 22 啮合， 重合度较高， 可实现较大力矩的传动。 当然， 也可以将第一齿面 211与第 二齿面 221均为设置为直齿面。
[0044] 结合图 1、 图 6， 本实施例中， 齿条拐角转向机构还包括壳体 30、 缸体 40以及保 持架 50。 壳体 30具有直角拐角， 缸体 40设于拐角的前侧， 即位于一直角边处。 柱塞 21穿设于缸体 40内， 各齿条单元 22位于拐角处， 输入齿轮 10固定于保持架 5 0上。 当然， 此处拐角也可以为非直角拐角， 本实施例中齿条拐角转向机构中拐 角角度不限。
[0045] 保持架 50包括截面呈" C"型状的管口部 51以及由管口部 51的两端部向上延伸的 固定部 52， 管口部 51与缸体 40对接以供柱塞 21与各齿条单元 22通过， 输入齿轮 1 0固定于两固定部 52之间。 通过上述结构来固定以上各部件， 使得转向机构整体 结构紧凑， 充分利用拐角空间放置齿条， 实现柱塞 21长距离直线运动。
[0046] 本实施例中， 在管口部 51的底部设有滚针 60。 滚针 60的设置， 使转动与滚动结 合， 减小柱塞 21与齿条单元 22在行进吋与保持架 50之间的摩擦， 有利于提高传 动效率， 减小噪音和减小冲击。
[0047] 参照图 7、 图 8， 输入齿轮 10转动吋带动柱塞 21前进进入缸体 40中， 并沿缸体 40 做直线运动。 柱塞 21前进也带动与之相连的多个齿条单元 22沿拐角前进。 当如 图 7中， 运动初始吋， 相邻齿条单元 22是倾斜连接的， 当齿条单元 22与输入齿轮 10啮合吋， 齿条单元 22转动与柱塞 21呈一条直线。
[0048] 参照图 9所示， 齿条单元 22在拐角转向前进吋， 输入齿轮 10带动柱塞 21前进吋 ， 柱塞 21与其相邻的齿条单元 22的连接点 A沿水平直线运动， 即第一阶段， 此吋 齿条单元 22与水平方向之前的夹角 a逐渐减小到 0; 其他各齿条单元 22前进吋， 齿 条单元 22之间的连接点 B， 点 C， 点 D之间保持齿条单元 22的固定长度， 且各点 均位于拐角圆 （如图中虚线所示） 上， 绕拐角圆的圆心转动， 即第二阶段， 齿 条单元 22之间的夹角固定不变； 最后一节齿条单元 22的连接点 E， 当未进入拐角 的圆弧区域吋沿竖直方向运动， 即第一阶段， 点 C和点 D之间的齿条单元 22与竖 直方向的夹角 b由 0逐渐加大， 当进入拐角圆弧吋即进入第二阶段， 夹角 b达到最 大值即齿条单元 22的第一斜面 227角度。 当输入齿轮 10反向驱动吋， 原理与上述 运动相同， 仅方向相反。
[0049] 本发明还提供了一种传动装置 （图中未示出） ， 此传动装置包含上述的齿条拐 角转向机构。 利用上述的齿条拐角转向机构， 使得传动机构内部可柔性转向， 且运行平稳性、 连续性好； 噪音低； 承载能力大， 工作可靠； 而且， 结构紧凑 ， 体积小巧。
[0050] 以上仅为本发明的较佳实施例而已， 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、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范 围之内。

Claims

权利要求书
一种齿条拐角转向机构， 包括输入齿轮以及由所述输入齿轮带动的齿 条转向组件， 其特征在于： 所述齿条转向组件包括柱塞以及依次活动 连接于所述柱塞尾端且排列呈拐角状的多个齿条单元， 所述柱塞呈直 条状且沿直线轨迹运动， 所述柱塞靠近所述输入齿轮的侧壁为可与所 述输入齿轮啮合的第一齿面， 各所述齿条单元靠近所述输入齿轮的侧 壁为可与所述输入齿轮啮合的第二齿面， 与所述柱塞相邻的齿条单元 倾斜连接于所述柱塞的尾端， 其他各齿条单元依次倾斜连接于前一齿 条单元的尾端， 当各所述齿条单元的第二齿面与所述输入齿轮啮合吋 该齿条单元转动与所述柱塞位于一条直线。
如权利要求 1所述的齿条拐角转向机构， 其特征在于： 各所述齿条单 元包括本体， 所述本体的前侧设有连接部， 所述本体的后侧向内凹陷 形成第一连接槽， 所述柱塞的尾端设有第二连接槽， 与所述柱塞相邻 的齿条单元的连接部伸入所述第二连接槽内并通过连接柱转动连接； 其他各齿条单元的连接部依次伸入前一齿条单元的第一连接槽内并通 过连接柱转动连接。
如权利要求 2所述的齿条拐角转向机构， 其特征在于： 各所述连接部 为一体成型于所述本体上的连接块， 所述本体靠近所述输入齿轮的侧 壁为所述第二齿面， 所述连接块靠近所述输入齿轮的侧壁与所述第二 齿面平齐， 且所述第二齿面延伸至所述连接块靠近所述输入齿轮的侧 壁上， 所述连接柱平行于所述第二齿面设置。
如权利要求 2所述的齿条拐角转向机构， 其特征在于： 各所述连接柱 位于所述拐角的圆弧轨迹上。
如权利要求 2所述的齿条拐角转向机构， 其特征在于： 各所述本体的 后壁面与所述第二齿面的连接处设有第一斜面。
如权利要求 2所述的齿条拐角转向机构， 其特征在于： 所述第一连接 槽内与所述连接部插入方向相对的内壁面与所述第二齿面的连接处设 有第二斜面； 所述第二连接槽内与所述连接部插入方向相对的内壁面 与所述第一齿面的连接处设有第三斜面。
[权利要求 7] 如权利要求 1至 6中任一项所述的齿条拐角转向机构， 其特征在于： 还 包括壳体、 缸体以及保持架， 所述壳体具有拐角， 所述缸体设于所述 拐角的前侧， 所述柱塞穿设于所述缸体内， 各所述齿条单元位于所述 拐角处， 所述输入齿轮固定于所述保持架上。
[权利要求 8] 如权利要求 7所述的齿条拐角转向机构， 其特征在于： 所述保持架包 括截面呈" C"型状的管口部以及由所述管口部的两端部向上延伸的固 定部， 所述管口部与所述缸体对接以供所述柱塞与各所述齿条单元通 过， 所述输入齿轮固定于两所述固定部之间。
[权利要求 9] 如权利要求 8所述的齿条拐角转向机构， 其特征在于： 所述管口部的 底部设有滚针。
[权利要求 10] 一种传动装置， 其特征在于： 包括如权利要求 1至 9中任一项所述的齿 条拐角转向机构。
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