[发明专利]具有销座圈的蜗轮组件

说明书

相关申请交叉参考

本申请要求2006年1月26日申请的美国专利申请No.11/340,920的优 先权，其全部内容在此并入作为参考。

技术领域

本发明涉及蜗轮组件，并且更特别地涉及其中蜗杆通过销接合于蜗轮 周缘上的蜗轮组件。

背景技术

在齿轮传动装置的设计中考虑的一点是最小化齿轮组件之间的摩擦 力。通过最小化齿轮组件之间的摩擦力，齿轮传动装置的效率得以提高。 例如，在用于传输动力的齿轮传动装置中，当装置内的摩擦减少时由于装 置内摩擦导致的传输损耗也减少。此外，通过最小化齿轮部件之间的摩擦， 齿轮传动装置的寿命得以增加。也就是说，通过减少齿轮传动装置内的部 件之间的摩擦，部件上的摩擦损耗率被降低，从而增加了装置报废前的运 行时间。

现有技术的普通齿轮传动装置包括两个或多个具有圆形本体的齿轮。 每个齿轮包括沿其圆形本体周缘具有多个“齿”。两个齿轮的齿互相啮合从 而力通过啮合的齿从一个齿轮传至另一个。因此，如果施加于一个齿轮的 力矩导致齿轮旋转，该齿轮的齿将对另一个齿轮的齿施加力，导致另一个 齿轮旋转。各组齿相对彼此的滑动是齿轮传动装置摩擦的来源。

设计者们减少齿轮传动装置的部件之间摩擦的一个方式是通过用可旋 转的销代替齿轮齿。图1为现有技术的齿轮传动装置的立体图，其中可旋 转销已经代替齿。从图中可以看出，多个可旋转销5沿蜗轮10的周缘设置 并且接合蜗杆15。销沿蜗轮的周缘设置为单独一“排”。蜗杆具有沙漏形状 并且具有切入其表面内的螺旋沟槽20。通过移动穿过螺旋沟槽销与蜗杆接 合。

图1的齿轮传动装置典型地用于将动力从驱动轴25传至轴30。更特别 地，当以箭头35所示的方向将力矩施加于轴25时，沟槽对与其接合的销 施加力，导致蜗轮以箭头40所示的方向旋转。轴承45a和45b支撑蜗轮同 时使其旋转。

当销5旋转穿过沟槽时，由于轴承50它们能够自由地绕其纵轴旋转。 例如，当销7移动穿过沟槽时它以箭头55所示的方向旋转。因为销自由地 绕其纵轴旋转，销与沟槽壁之间的摩擦被减小。也就是说，因为销可绕其 纵轴旋转，它们可绕沟槽的壁旋转。同时，如果销不能绕其纵轴旋转，它 们不得不靠着沟槽的壁滑动。

虽然图1的齿轮传动装置实现了用可旋转销代替固定的齿，但具有以 下几个缺陷。与图1的装置有关的三个问题分别是“销松脱”、“打滑启动” 和“蜗轮偏移”。

“销松脱”的问题是当蜗轮10旋转时作用于销5上的离心力导致的。 图2为图1的齿轮传动装置的某些元件的外形的平面图。特别地，图2示 出销5、轴承50和蜗杆15。还示出螺旋沟槽20、驱动轴25和多个内轴承 60。内轴承是蜗轮10内部的轴承并且有助于支撑销。

从图2可看出，以箭头65所示方向的蜗杆旋转导致销5以箭头70所 示的旋转方向移动。该移动在销上产生了箭头75所示的离心力。离心力促 使销从蜗轮中心径向向外，并且如果不防止销的径向向外移动，该力就使 得销径向向外移动。离心力导致的销径向向外移动就称为“销松脱”。

图3A示出销松脱的后果。该图示出松脱的销正进入蜗杆的螺旋沟槽。 从图3A可看出，销并非平滑地进入螺旋沟槽20。实际上，当销移动位置 进入沟槽时，可能撞击沟槽的基部。销这样粗暴地进入沟槽以及销在穿过 沟槽行进的剩余距离伴随的剧烈运动降低了齿轮传动装置的效率并且增加 了磨损率。

图3B与图3A相反。图3B示出没有松脱的销如何进入蜗杆的螺旋槽 内。

问题“打滑启动”参照图1进行描述。打滑启动指的是箭头55所示的 旋转的开始。更特别地，当销7离开螺旋沟槽20时，没有作用于销上使其 维持绕其纵轴旋转的力，因此当销不处于螺旋沟槽内时销的旋转减少或停 止。因此，当销绕蜗轮10的中心行进时并且一旦再次进入沟槽20，沟槽施 加一个绕销纵轴的力矩。该力矩通过沟槽壁施加于销上(参见图3B)。沟 槽壁与销之间的力矩启动导致销滑入而非滚入沟槽内，导致装置运行的不 流畅，降低了装置的效率和寿命。