[发明专利]一种直线运动到旋转运动的转换装置

说明书

技术领域

本发明属于一种传动装置，尤其是用于往复直线运动和旋转运动的转换。

背景技术

目前，公知的可由往复直线运动产生旋转运动传动装置有：直齿条和齿轮传动。通常，把推杆做成直齿条状，把转子做成齿轮状。通过推杆和转子的啮合，使得推杆的直线运动转换为转子的旋转运动，但转子的转动方向是随着推杆的往复而变化的，不能形成同向的旋转。

曲柄连杆机构可实现直线往复行程变为定向旋转工作形式。如内燃式发动机，将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。但大家都知道：活塞往复一次，曲轴(曲柄)转动了一圈，不能实现定角度的转动。因此，曲柄连杆机构，不易精确地实现复杂地运动规律。另外，对曲柄连杆机构的设计比较复杂，且运动副间的磨损较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直线运动到旋转运动的转换装置，能把往复直线运动转换成定向的旋转运动，同时，每往复直线一次，旋转一定角度。

为此，本发明提供的技术方案为：在推杆上间隔设置第一执行元件和第二执行元件；转子具有在其周向均布的两个及以上的伸出齿；推杆前进，第一执行元件推动位于其轨迹上的第一伸出齿，到达第二执行元件的轨迹上；推杆后退，第二执行元件推动位于其轨迹上的第一伸出齿仍作上述方向运动，带动第二伸出齿到达第一执行元件的轨迹上；伸出齿位置的变化形成转子的旋转。

在本发明中，推杆每往复直线运动一次，转子朝相同方向的转动角度为：第一伸出齿和第二伸出齿间的夹角。如果转子的伸出齿数量为n，则推杆每往返一次时，转子的转角为360°/n。这样，本发明的转换装置，把连续的往复直线运动，转换成步进的角度旋转。

上述转换机构中，对推杆的作用力是换向的，即由外力或弹簧使推杆前进，而后由弹簧或外力使推杆后退。在推杆和外力推动件间多采用刚性接触驱动。而外力推动件的驱动源可以是各种形式的。外力推动件有凸轮、滚轮、挡块、推杆等。

然而，驱动推杆的外力有时是单向的，即只有推力，没有拉力。如，发动机汽缸中燃料的燃烧，对活塞只有推力。这时，推杆上还应具有弹簧，推杆依靠弹簧的作用后退回位，弹簧回复力与推杆受驱动方向相反。

在本发明中，第一执行元件推动位于其轨迹上的伸出齿转动，直到另一伸出齿遇到阻拦而停止。可把第一执行元件面向转子的一侧设计为竖直平面，使得伸出齿的侧面碰到上述竖直平面而停止。第一执行元件推动转子转动定角度后，伸出齿和第一执行元件的竖直平面接触，并可继续向前滑动。第一执行元件和转子相对滑动过程中，转子不再转动。

本发明中，第一执行元件接触伸出齿端面并推动伸出齿的工作部分是具有朝向推杆前进方向的斜面。这样，第一执行元件和伸出齿碰撞时接触面积较大，两者间的磨损较均衡。

同理，第二执行元件具有朝向转子方向的第二斜面；第二执行元件推动伸出齿是通过第二斜面和伸出齿的端面的接触来完成的。第二斜面也可以是竖直面和斜面组合而成。

在本发明中，该转换装置的第一执行元件的竖直平面最好具有比第二执行元件的第二斜面相对推杆的更近的距离。这样，更容易使得第一执行元件推转伸出齿到第二执行元件的轨迹上后，第二执行元件能同向推动使得另一伸出齿复位到第一执行元件的轨迹上。这样，本发明的转换装置运行更加稳定。

推杆和转子可以根据具体运行环境而布置，即只要保证配合关系，可分别安装在不同的基体上。但推杆和转子也可形成固定的转换装置，即设置在同一个基体上：转子安装在基体上，并能围绕轴转动；推杆被基体限定，可受两个方向的驱动，在基体设置的轨道中穿行。

通常，为节省材料和减少布置空间，转子的直径可做得小些，转子的转动，可借助于同轴的较大尺寸的旋转件的同步转动来输出。

本发明的转换装置把推杆的往复直线运动转换成旋转件的角度步进，既能满足往复直线到旋转运动的转换要求，又能进行同向的精确控制。另外，本发明转换装置结构简单，传动效率高，且磨损、耗能较少。

附图说明

本发明附图不表示实际尺寸关系，且为清楚起见，省略了部分特征。

图1是本发明直线运动到旋转运动的转换装置的一实施例的结构图；

图2是图1所示的本发明实施例在运动初始状态的俯视图；

图3是图1所示的本发明实施例在推杆前进到某处的俯视图；

图4是图1所示的本发明实施例在推杆运动到最远处的俯视图；

图5是图1所示的本发明实施例在推杆后退到某处的俯视图；

图6是本发明直线运动到旋转运动的转换装置的一具体应用的结构图；