[发明专利]蜗轮传动机构

说明书

技术领域

本发明涉及到蜗轮传动机构，特别是自锁蜗轮传动机构。

背景技术

蜗轮传动机构包括由轴驱动并与蜗轮啮合的蜗杆或螺旋嵌齿轮，该蜗轮驱动着通常为轴或嵌齿轮的输出件。蜗轮传动机构是减速齿轮箱，并由此增加由驱动着轴的电机所产生的转矩。通常，驱动轴是电机轴，蜗杆安装于该轴或形成在该轴上。

在某些场合，蜗轮传动机构的采用是理想的，因为其结构的简单性以及由于其齿轮比而能传递的力矩。由于蜗杆与蜗轮之间的摩擦会存在某些能量的损耗。通过进行某些修正，这种摩擦可以导致这样一种布置，使得由于齿轮间的损失，负载不能反向驱动电机。这就是所谓的自锁，也就是说不需要额外的其他组件，输入轴可以驱动输出轴，但输出轴不能驱动输入轴。

在某些场合，这种特点非常有用，例如提升重物或解决例如门窗尤其是车窗的安全问题，，其中对于防止偷窃重要的一点是窗户不会被拉低而得以进入。

为了取得轮系的自锁，必须从效率的观点，理想或最优地修正蜗杆和蜗轮的设计。螺旋升角要做得低，也就是说在蜗杆的每单位长度上蜗杆的螺纹具有较大的圈数，此外，蜗杆和蜗轮的表面结构要做得粗糙，以增加两齿轮间的摩擦，从而使蜗轮更难于驱动蜗杆。但是，这两种措施都降低了齿轮传动机构的效率，从而需要一个更大功率的电机来驱动负载。由于需要防止反向驱动，这种折衷方案已被人们接受。

现有的一种典型的蜗轮传动机构具有驱动电机轴的电机。蜗杆安装于该轴，并与固定于输出轴的蜗轮啮合。电机轴颈支承在轴承内，通常是油浸烧结轴衬，并在两个推力轴承间延伸。电机轴的每个端部均为圆形，并且每个推力轴承具有一个与每个圆形的电机轴端接触的硬平面，从而支撑电机轴，防止蜗杆转动蜗轮时轴的反作用力所引起的多余轴向运动。轴的圆形末端与相应推力表面形成了点接触，该点位于轴的轴线上以减少二者之间的摩擦损失。当转动载荷作用于输出轴上时，蜗轮试图驱动蜗杆，这时推力表面支撑电机轴，防止其轴向运动。由于蜗杆较低的螺旋升角和齿面间的摩擦，蜗轮试图轴向驱动电机轴而不是引起蜗杆转动，由此锁定齿轮。一个小间隙，即所谓轴端余隙在没有负载的条件下存在于电机轴端和推力轴承之间。这就允许轴的热膨胀，但同时也意味着轴一次只能和一个推力轴承接触，并且当轴向力改变方向时会引起轴轻微的轴向运动。

关于自锁的齿轮传动机构还有其他设计从而允许一个高效的轮系，并使用一个更轻小的电机。这些设计有一个独立的制动或离合机构来防止反向驱动，但这些机构通常复杂，易于失效，给最终的组件增加了重量和成本。由于需要独立的锁定机构，这些传动机构是非自锁的。

因此，存在一种对简单有效的自锁蜗轮传动机构的期望。

发明内容

本发明提供了一种具有简单有效结构的自锁蜗轮传动机构。本发明去掉了齿面间的锁定特征，允许轮齿被设计成为了效率最大或至少更好地满足应用，并且在推力轴承界面增加了自锁功能。这是通过增加电机轴端与一个或两个推力轴承盘之间的摩擦而取得的。获得这种增大的摩擦的一种优选方式是在推力轴承表面提供一个凹穴，从而使得轴端和推力表面之间的接触离开轴的轴线。

因此，一方面，本发明提供了一种蜗轮传动机构，包括：

轴；

轮系，包括轴上的蜗杆、与蜗杆啮合的蜗轮以及与蜗轮连接并由其驱动的输出轴；

其中该轴可旋转地由轴承支撑并轴向设置于第一和第二推力轴承之间，第一和第二推力轴承每一个都包括一个推力面，用于分别与轴的第一和第二端接触以限制轴的轴向运动，并且

其中轴的第一端与第一推力轴承的推力面之间形成高摩擦滑动接触。

优选地，第一推力轴承的推力面具有非平表面，用于在一个不处于轴的轴线上的位置与轴的第一端相接触。

优选地，第一推力轴承的推力面在相应于轴线的位置具有一个凹穴。

优选地，该凹穴是一个盲孔。

优选地，该盲孔为圆形并与该轴共轴线。

优选地，轴的第一端是圆形，并沿着凹穴的边缘与第一推力面接触。

优选地，第一推力轴承的推力面与轴的圆形第一端形成圆形线接触。

优选地，圆形线接触为连续的线接触。

可选地，凹穴具有不规则形状。

优选地，轴的第二端与第二推力轴承的推力面形成高摩擦滑动接触。

优选地，第二推力轴承的推力面与第一推力轴承的推力面具有相似的外形。

优选地，该蜗轮传动机构还包括电机，该轴是电机的一部分，即电机轴。