專利名稱：一種基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械傳動技術(shù)領(lǐng)域中將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的裝置，尤其涉及ー種利用摩擦力將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的裝置，該裝置同時具備離合功能。
背景技術(shù)：
在機械領(lǐng)域，把回轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橹本€運動的方式有很多，例如齒輪齒條傳動副、螺紋傳動副、滾珠絲杠傳動副等。上述傳動裝置除了齒輪齒條傳動副可以實現(xiàn)在嚙合狀態(tài) 下的快速移動外，其他裝置都不能實現(xiàn)脫離狀態(tài)，也就是不能夠?qū)崿F(xiàn)快速移動功能。近年有發(fā)明公開了可以實現(xiàn)改變傳動方式的同時具有離合功能的摩擦直線傳動副裝置，該裝置原理及結(jié)構(gòu)如圖I所示，這種裝置給帶傾斜角度的球軸承11外圈通過施力裝置10施加壓カ控制其轉(zhuǎn)動的能力的同時讓光軸13轉(zhuǎn)動，光軸13與球軸承11的內(nèi)圈間產(chǎn)生的點接觸摩擦力，摩擦カ傳遞給帶傾斜角度的球軸承的滾動球上,就產(chǎn)生了沿光軸13的軸向的分力，這個軸向分力就可以推動包括球軸承11、施力裝置10、球軸承固定裝置12等機構(gòu)沿光軸11的軸向的直線運動，實現(xiàn)將回轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橹本€運動。當(dāng)撤離對球軸承11外圈施加的壓力，光軸13就可以在上述機構(gòu)預(yù)留的空隙間實現(xiàn)自由的直線運動，也就是實現(xiàn)了離合功能。傳統(tǒng)的齒輪齒條傳動副、螺紋傳動副、滾珠絲杠傳動副不僅沒有離合器功能，而且加工成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。上述摩擦直線傳動副裝置顯然比齒輪齒條傳動副、螺紋傳動副、滾珠絲杠傳動副具有更多優(yōu)勢，例如加工エ藝簡單、低成本等。但是，因為摩擦直線傳動副依靠光軸與球軸承的內(nèi)圈間產(chǎn)生的點接觸摩擦力來實現(xiàn)使回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，所以整個裝置系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性均存在不確定性，并且點接觸摩擦?xí)a(chǎn)生摩耗、摩損、發(fā)熱，這不僅影響機構(gòu)壽命，也會影響機構(gòu)移動精度。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種性能穩(wěn)定、移動精度高的、用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的裝置。技術(shù)方案
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置采用以下技術(shù)方案其包括一傳動軸和至少ー個相對于傳動軸傾斜設(shè)置的軸承和用于固定軸承的軸承固定裝置，所述軸承包括外環(huán)、內(nèi)環(huán)，所述傳動軸的直徑小于所述軸承內(nèi)環(huán)的直徑，所述的軸承固定裝置包括止擋軸承中外環(huán)的第一固定端件、第二固定端件和套設(shè)于軸承外環(huán)表面的彈性圈。所述的軸承一般為球軸承，相應(yīng)地，所述外環(huán)、內(nèi)環(huán)之間為滾動體例如鋼球；所述的傳動軸為光軸。所述的軸承固定裝置中，第一固定端件、第二固定端件和彈性圈共同作用，使傾斜設(shè)置的軸承和傳動軸位置相對固定。所述的彈性圈整體套設(shè)于軸承外環(huán)的外表面，彈性圈未受外力作用時，其本身的的預(yù)緊カ使其內(nèi)表面與外環(huán)外表面產(chǎn)生面接觸。更進(jìn)一歩地，內(nèi)環(huán)為傾斜內(nèi)環(huán)，所述的傾斜內(nèi)環(huán)具有與傳動軸產(chǎn)生面接觸的內(nèi)表面。為了利用摩擦力使軸承對傳動軸產(chǎn)生某一方向上的推動力，同時亦考慮到需避免現(xiàn)有技術(shù)方案中軸承與傳動軸之間點接觸帶來的不利影響，本技術(shù)方案中，并非簡單地將現(xiàn)有通用的軸承例如滾動軸承直接相對于傳動軸傾斜設(shè)置，而是通過對軸承的外環(huán)、內(nèi)環(huán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的重新設(shè)計，使其與相關(guān)機構(gòu)部件產(chǎn)生面接觸。更進(jìn)一歩地，軸承的外環(huán)具有分別與第一、第二固定端件接觸的第一、第二止擋部，所述的第一、第二止擋部分別位于軸承外環(huán)兩側(cè)朝向第一、第二固定端件的部位，優(yōu)選為ー平面，可預(yù)先通過銑、削等加工方法在軸承外環(huán)上加工得到。同時，第一、第二固定端件各設(shè)有開ロ，以便傳動軸穿過。這樣，第一、第二固定端件和弾性圈即構(gòu)成相對封閉的空間，用于容納軸承和與軸承相配合的傳動軸部分。更進(jìn)一歩地，本技術(shù)方案中，軸承的數(shù)量可以根據(jù)傳動距離、速度等的實際需要進(jìn)行選擇，各傾斜設(shè)置的軸承之間相互平行排列，并且相鄰的軸承之間設(shè)有墊片，確定地，所述墊片具有開孔，該開孔供傳動軸穿過，同時開孔的直徑與所述軸承內(nèi)環(huán)的直徑相同。更進(jìn)一歩地，為了使軸承能在產(chǎn)生的摩擦力作用下將其本身的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為需要的直線運動，本裝置還設(shè)有可以通過彈性圈向軸承產(chǎn)生作用力的施力裝置。相應(yīng)地，為了使軸承在施力裝置施加的カ撤除后還能回復(fù)至原始位置，本裝置還包括與施力裝置對應(yīng)設(shè)置的弾性支撐裝置，該彈性支撐裝置提供與施力裝置施加的力相反方向的力，該彈性支撐裝置可采用彈簧等彈性器件。施力裝置、弾性支撐裝置、軸承固定裝置均通過傳統(tǒng)的連接方式相連接，如在框架上進(jìn)行螺紋連接。本技術(shù)方案的裝置中，傳動軸的直徑小于軸承內(nèi)環(huán)的直徑，當(dāng)施力裝置未起作用時，傳動軸與軸承內(nèi)環(huán)之間是有間隙的，該間隙量可進(jìn)行人為選擇，此時，傳動軸相對于軸承、固定端件及必要時的墊片是自由的，即可以進(jìn)行相対的轉(zhuǎn)動與直動，從而使本裝置具有離合功能。當(dāng)施力裝置向彈性圈施加カ時，施力裝置與彈性圈接觸從而對軸承施加力，控制了軸承與軸承外圈的轉(zhuǎn)動能力，即彈性圈的朝向外環(huán)的內(nèi)表面與軸承外環(huán)的外表面之間形成了ー個面接觸，而傳動軸的凸向表面與軸承內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面間形成了ー個面接觸；上述兩個面間均因面接觸，產(chǎn)生了面接觸摩擦力，該面接觸摩擦カ傳遞給帶傾斜角度的軸承的滾動球上，就產(chǎn)生了傳動軸的軸向的分力，這個軸向力就可以推動傳動軸實現(xiàn)直動，即意味實現(xiàn)了回轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橹本€運動的功能。有益效果
本發(fā)明的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置具有以下有益效果(I)有效地改善現(xiàn)有的這類基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置中光軸與軸承之間因點接觸而產(chǎn)生的摩擦對光軸、軸承的磨損，從而延長了使用壽命，并且傳動過程穩(wěn)定；(2)在相同的傳動距離條件下，本發(fā)明的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置中使用軸承數(shù)量較少，節(jié)約成本；(3)在離合狀態(tài)時，軸承受到傳動軸及弾性外環(huán)的限制，可有效減小裝置的摩擦音。說明書附圖

圖I是現(xiàn)有技術(shù)方案的ー種摩擦直線傳動裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2是本發(fā)明一個實施例的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置結(jié)構(gòu)示意 圖3是軸承內(nèi)環(huán)剖視 圖4是處于過盈配合狀態(tài)的軸承內(nèi)環(huán)與傳動軸結(jié)構(gòu)示意 圖5是軸承內(nèi)環(huán)與傳動軸面接觸工作原理 圖6是軸承外環(huán)結(jié)構(gòu)示意 圖7是本發(fā)明另ー個實施例的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置結(jié)構(gòu)示意 圖8是圖7傳動裝置中施力裝置工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖9是墊片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例一
如圖2所示，本實施例的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，包括傳動軸9和ー個相對于傳動軸9傾斜設(shè)置的軸承4和用于固定軸承4的軸承固定裝置6,所述軸承4包括外環(huán)3、內(nèi)環(huán)5，所述傳動軸9的直徑小于所述軸承4內(nèi)環(huán)5的直徑，所述的軸承固定裝置6包括止擋軸承4中外環(huán)3的第一固定端件61、第二固定端件62和套設(shè)于軸承4外環(huán)3表面的弾性圈2。所述的傳動軸9為光軸,軸承4為球軸承。第一固定端件61設(shè)有第一開ロ 611,第二固定端件62設(shè)有第二開ロ 621，第一開ロ 611、第二開ロ 621、球軸承4內(nèi)環(huán)5的直徑相同，光軸9貫穿于第一開ロ 611、第二開ロ 621、球軸承4內(nèi)環(huán)5中。當(dāng)彈性圈2不受外力時，光軸9可自由運動，實現(xiàn)裝置的離合功能。如圖6所示，外環(huán)3兩側(cè)朝向第一固定端件61的部位設(shè)有第一止擋部34，朝向第二固定端件62的部位設(shè)有第二止擋部33，所述的止擋部為一平面，與固定端件的內(nèi)表面形成面接觸，這樣，第一固定端件61、第二固定端件62、彈性圈2與軸承4相配合使其位置相對固定。如圖6所示，球軸承4的外環(huán)3為傾斜外環(huán)，傾斜外環(huán)3具有與彈性圈2面接觸的外表面31，其內(nèi)表面32朝向球軸承4容納滾動體如鋼環(huán)的腔體，傾斜外環(huán)3的外表面31與內(nèi)表面32之間存在ー夾角。如圖2、圖3所示，所述的球軸承內(nèi)環(huán)5為傾斜內(nèi)環(huán)，所述的傾斜內(nèi)環(huán)具有可以與光軸9產(chǎn)生面接觸的內(nèi)表面51，其外表面52朝向球軸承4容納滾動體如鋼球的腔體。如圖3所示，傾斜內(nèi)環(huán)5內(nèi)表面51和外表面52之間存在夾角以適應(yīng)與光軸9面接觸的需要。如圖2所示，當(dāng)沒有施加任何外力時，光軸9與傾斜內(nèi)環(huán)5之間存在間隙，從而光軸9可以自由地轉(zhuǎn)動或直動；當(dāng)向下向彈性圈2施カ時，如圖4和圖5所示，光軸9的凸向表面與球軸承4傾斜內(nèi)環(huán)的凹向內(nèi)表面51間形成面接觸，圖5中a表示上述間隙，同時，傾斜外環(huán)3的外表面31與彈性圈2也形成面接觸，這兩個面接觸摩擦カ傳遞給帶傾斜角度的球軸承4的滾動球上，就產(chǎn)生了沿光軸9的軸向的分力，這個軸向力就可以推動光軸9實現(xiàn)直線運動，從而把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動。
實施例ニ
如圖7所示，本實施例的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置包括傳動軸9和兩個相對于傳動軸9傾斜設(shè)置的第一軸承4、第二軸承4’和用于固定兩個軸承的軸承固定裝置6,兩個軸承4彼此平行排列；所述軸承4包括外環(huán)3、內(nèi)環(huán)5，軸承4’包括外環(huán)3’、內(nèi)環(huán)5’，第一軸承4和第二軸承4’為相同型號的球軸承；所述傳動軸9的直徑小于所述軸承4內(nèi)環(huán)5及軸承4’內(nèi)環(huán)5’的直徑，所述的傳動軸9為光軸。所述的軸承固定裝置6包括止擋球軸承4中外環(huán)3的第一固定端件61、止擋球軸承4’中外環(huán)3’的第二固定端件62和套設(shè)于軸承4外環(huán)3及軸承4’外環(huán)3’表面的彈性圈2。如圖7、如圖9所示，第一軸承4和第二軸承4’之間設(shè)置有ー墊片7，該墊片7具有開孔71。第一固定端件61具有第一開ロ 611，第二固定端件62具有第二開ロ 621，第一開ロ 611、第二開ロ 621、第一軸承4的內(nèi)環(huán)5、第二軸承4’的內(nèi)環(huán)5’、墊片7的開孔71具有相同的直徑，所述的傳動軸9貫穿地設(shè)置于上述各部件組成的空間中。當(dāng)彈性圈2不受外力時，光軸9可自由運動，實現(xiàn)裝置的離合功能。
如圖6、圖7所示，球軸承4的外環(huán)3為傾斜外環(huán)，其具有與彈性圈2面接觸的外表面31，其內(nèi)表面32朝向球軸承4容納滾動體如鋼球的腔體，外環(huán)3的外表面31與內(nèi)表面32之間存在ー夾角。外環(huán)3兩側(cè)朝向第一固定端件61的部位設(shè)有第一止擋部34，朝向墊片7的部位設(shè)有第二止擋部33，所述的止擋部為一平面，第一止擋部34與第一固定端件61的內(nèi)表面形成面接觸；相應(yīng)地，球軸承4’也具有相同的結(jié)構(gòu)，其傾斜外環(huán)3’朝向墊片7和第二固定端件的部位也設(shè)有這樣的止擋部，其中朝向第二固定端件的止擋部與第二固定端件62的內(nèi)表面形成面接觸。這樣，第一固定端件61、第二固定端件62、彈性圈2、墊片7和兩個球軸承相配合使得球軸承的位置相對固定。如圖3所示，所述的球軸承內(nèi)環(huán)5為傾斜內(nèi)環(huán)，所述的傾斜內(nèi)環(huán)具有可以與光軸9產(chǎn)生面接觸的內(nèi)表面51，其外表面52朝向球軸承4容納滾動體如鋼球的腔體。如圖3所示，傾斜內(nèi)環(huán)5內(nèi)表面51和外表面52之間存在夾角以適應(yīng)與光軸9面接觸的需要。相應(yīng)地，球軸承5 ’也具有相同的結(jié)構(gòu)。如圖7所示，本實施例的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置還包括通過彈性圈2向第一軸承4和第二軸承4’產(chǎn)生作用力的施力裝置I和與施力裝置I對應(yīng)設(shè)置的弾性支撐裝置8。當(dāng)施力裝置I未向彈性圈2施加力吋，彈性圈2的預(yù)緊カ使第一球軸承4和第二球軸承4’處于裝置中的原始位置，即光軸9與球軸承傾斜內(nèi)環(huán)之間存在間隙，光軸9可進(jìn)行自由運動，實現(xiàn)裝置的離合功能。如圖8所示，當(dāng)施力裝置I施力端1-1向彈性圈2施加カ時，彈性圈2按圖中箭頭所指方向向兩個球軸承施加力，兩個球軸承離開原始位置，則光軸9的凸向表面與第一球軸承4和第二球軸承4’傾斜內(nèi)環(huán)的凹向內(nèi)表面間形成面接觸，同時，第一球軸承4和第二球軸承4’傾斜外環(huán)3的外表面31與彈性圈2也形成面接觸，這兩個面接觸摩擦力傳遞給帶傾斜角度的球軸承的滾動球上，就產(chǎn)生了沿光軸9的軸向的分力，這個軸向力就可以推動光軸9實現(xiàn)直線運動，從而把回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動。而彈性支撐裝置8向彈性圈2提供與施力裝置I的力相反方向的力，以使彈性圈2在施力裝置I施加的力撤除后還能回復(fù)至原始位置。
權(quán)利要求
1.一種基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，包括傳動軸(9)，至少一個相對于傳動軸(9)傾斜設(shè)置的軸承(4)和用于固定軸承(4)的軸承固定裝置(6)，所述軸承(4)包括外環(huán)(3)和內(nèi)環(huán)(5)，所述傳動軸(9)的直徑小于所述軸承(4)內(nèi)環(huán)(5)的直徑，其特征在于，所述的軸承固定裝置(6)包括止擋軸承(4)中外環(huán)(3)的第一、第二固定端件(61、62)和套設(shè)于軸承(4)外環(huán)(3)表面的彈性圈(2)。
2.如權(quán)利要求I所述的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，其特征在于，所述的軸承(4)為球軸承，所述的傳動軸(9 )為光軸。
3.如權(quán)利要求I或2所述的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，其特征在于，所述的內(nèi)環(huán)(5)為傾斜內(nèi)環(huán)，所述的傾斜內(nèi)環(huán)具有與傳動軸(9)產(chǎn)生面接觸的內(nèi)表面(51)。
4.如權(quán)利要求I所述的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，其特征在于，軸承(4)的外環(huán)(3)具有分別與第一、第二固定端件(61、62)接觸的第一、第二止擋部(33、34)。
5.如權(quán)利要求I所述的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，其特征在于，具有至少兩個相對于傳動軸(9)傾斜并相互平行設(shè)置的軸承(4，4’)，并且相鄰的軸承(4，4’ )之間設(shè)有墊片(7)，所述墊片(7)具有開孔(71)，開孔(71)的直徑與所述軸承內(nèi)環(huán)(5)的直徑相同。
6.如權(quán)利要求I或5所述的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，其特征在于，還包括通過彈性圈(2 )向軸承(4 )產(chǎn)生作用力的施力裝置(I)。
7.如權(quán)利要求6所述的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，其特征在于，還包括與施力裝置(I)對應(yīng)設(shè)置的彈性支撐裝置(8 )。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置，包括傳動軸，至少一個相對于傳動軸傾斜設(shè)置的軸承和用于固定軸承的軸承固定裝置，所述軸承包括外環(huán)和內(nèi)環(huán)，所述傳動軸的直徑小于所述軸承內(nèi)環(huán)的直徑，軸承固定裝置包括止擋軸承中外環(huán)的第一、第二固定端件和套設(shè)于軸承外環(huán)表面的彈性圈。本發(fā)明的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置有效地改善現(xiàn)有的這類基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置中光軸與軸承之間因點接觸而產(chǎn)生的摩擦對光軸、軸承的磨損，從而延長了使用壽命，并且傳動過程穩(wěn)定；在相同的傳動距離條件下，本發(fā)明的基于摩擦力的回轉(zhuǎn)直線傳動裝置中使用軸承數(shù)量較少，節(jié)約成本；在離合狀態(tài)時，軸承受到傳動軸及彈性外環(huán)的限制，可有效減小裝置的摩擦音。
文檔編號F16H19/02GK102619944SQ201210070020
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月16日
發(fā)明者張建輝 申請人:無錫正慈機電科技有限公司