用于办公组装工作台、病床、窗户和过程阀（ｐｒｏｃｅｓｓ ｖａｌｖｅ）等的调整的促动器是应用的一些例子，其中当前齿轮技术具有噪声问题并需要空间。摩擦齿轮能够无声运行但是对于输出轴的对准误差十分敏感。这些误差导致齿轮的几何构造的变化并将会导致微观滑动、低效率并降低齿轮使用寿命。本发明专利技术的摩擦齿轮对于输出轴的对准误差不敏感。即使当在运行中往复运动，也会保持该理论上最佳化的齿轮几何结构。图３ａ示出了公知的齿轮构造，图３ｂ示出了当安装有螺杆的输出轴倾斜例如２度时，“微观滑动”如何发生，图３ｃ示出了根据本发明专利技术的齿轮，其中固定滚道是球面的且所有其他运动的齿轮组件随着输出轴绕点Ｃ１对准（此处为距离齿轮的轴线２度），该点Ｃ１是所述固定球面滚道的中心。滚道的柔性导致了所有球上的均匀负载。在滚道上的公差要求将会降低且齿轮寿命将会升高。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有较高效率的无声防滑摩擦齿轮(silent running slipfree friction gear )。
技术介绍
本专利技术的原因是对于使用这样一种机构的需求，该机构能无声并轻易地 产生能够移动物质(mass)短冲程和长冲程地前进和后退的线性力。外部负 载可以是摩擦力、重力或弹力。该机构，还被称为促动器，最好具有尽可能 小的体积。促动器应用的实例是可垂直移动的办公台和组装工作台、病床、窗户和 汽车座椅的远程控制、阀的零间隙(backlash free )控制等等。对于低噪音和 低制造成本的要求往往也是十分重要的。在这种类型的应用中，带有减速齿轮箱的马达被安装到带螺母的螺杆。 该螺母被安装到要被移动的物体上。往往非常难以建立笔直地线性移动。该 螺母还被迫使沿着垂直于主移动方向的平面移动。对准误差也产生了。通常促动器包括带减速齿轮箱的马达，该齿轮箱被安装到带螺旋螺紋的 螺杆(helical threaded screw),该螺杆被安装到固定的止推轴承。在螺杆的 旋转之下，螺母(通常由塑料制成)被向前和向后运送。该马达通常是具有换向电刷(commutating brush)的DC (直流)马达， 还被称为换向器马达(brush motor),但是很清楚的倾向是带电子换向的无 电刷马达的价格不断降低且更加普遍。替代的(alternative)马达类型是步进 马达、异步和同步马达。齿轮箱的常规减速比在8:1到20:1范围。该比率通常取决于螺旋螺杆必 须是自锁的，即如果马达电源断开，外部轴向负载不能将促动器向回旋转。 自锁的极限在8度左右的螺旋角(pitch angle )。螺距增大，螺杆的效率将会 增加。由此，所得到的最佳螺旋角在非常接近8度处。下螺距极限取决于实 际制造因素。在轴向螺距小于3mm的情况下，必须放弃使用六角螺紋而替代地使用常规螺紋牙形(normal thread profile),其仍然具有较低的效率。齿轮箱通常是涡轮型的，使得可以无声的运行。缺点是效率较低，在比 率在8:1-20:1中时最大为60°/o。还有一个严重的缺点是马达/齿轮彼此成角 度，这导致了体积过大的设计。为了具有"笔直的"设计，即，马达，齿轮和螺杆成一直线(inline )。行星齿轮给出了笔直的设计，但是噪声是个问题。除此之外，在实践中 不能在一个齿轮级(gear step)中获得大于约8:1的减速比。将不得不使用 两级，其将使得齿轮箱更加复杂(昂贵)。替代地是使用具有较高转矩的较 大马达，其给出了一个笨拙的设计。在这方面，工业上公知的奥登齿轮(odengear)给出了紧凑和简单的设 计以及相对无声的运行。当减速比在20:1和更高的范围中时这是个优秀的选 择。然而，在这些上述应用中，所使用的范围是8:1到20:1。存在这样的行星齿轮，其不使用嵌齿齿轮(cog-gears)而是摩擦齿轮。 它们十分安静，但是缺点是可能会产生滑动。为了避免滑动，弹簧预加载被 使用，其大小被确定以满足发生的最大负载(highest occurring load )。存在这样的设计，除了少量的基本预加载之外，其具有转矩联接器 (torque coupling)其给出与加载的转矩成比例的预加载。该联接器通常包 括一些硬化钢球，放置在沿输出轴的径向设置的V形凹槽中。当转矩负载增 大时，这些球沿着凹槽的侧面移动并给出较高的轴向预加载。该齿轮转动螺杆，该螺杆被安装到齿轮箱中的止推轴承上。一些/>知的摩〗察齿轮原理(principle )。迄今为止，摩擦齿轮的应用相对较少的原因是避免滑动和低效的问题。 滑动显著地降低使用寿命并增大声级(sound level )。 总效率往往大大低于理论计算。沿着硬化且经润滑的滚道滚动的球的动力损失理论上非常低。 在摩擦齿轮中使用了许多球。要得到该理论高效率，齿轮的几何构造 (geometry )必须相应地4妾近理i仑纟莫型。在齿轮部件之间相对较小的公差以及外部负载将会改变该几何构造，其 使得球例如沿各自不同的半径运行。这将会在球之间产生较大的摩擦力且产 生"微观滑动(micro-slip)",即这些球还在滚道上局部地滑移。该滑移将很 快地损坏球和滚道。在所有球上的均匀负载分布对于传送最佳高转矩和提高齿轮的疲劳寿 命也是非常重要的。即使微观的小表面缺陷也会发出较高的声级并影响使用寿命。滑动以及随后的低效率可能因为不同的原因而发生，如1. 外部转矩负载超过了内置弹簧预加载所允许的最大转矩负载；2. 外部负载在齿轮中的滚道和滚动主体之间造成了较小的位置和负载 变化；3. 取决于齿轮元件的机械公差，齿轮中的滚动主体上具有较差的负载分布。为了可以在球摩擦齿轮中传送最佳的高转矩，弹簧预加载或外部负载在 每一个球和滚道之间建立表面压力，其给出了一个适当高的疲劳应力由此给 出可接受的使用寿命。于是，在接触点的赫兹弹性变形(Hertz elastic deformation )在 0.001-0.005mm范围。由此，可以了解到即使非常小的几何构造误差都会导 致滑移。可以加入依赖于转矩的联接器，即给出与转矩负载成比例的预加载。在 具有固定减速比的摩擦齿轮中，这样的联接器将过于昂贵。在具有无级可变 减速的齿轮中使用了这样的技术。这样的摩擦齿轮的实例是Brottby变速器 和Kopp变速器。本专利技术涉及具有固定比的球摩擦齿轮。图1示出了第一部分切除的公知球摩擦齿轮几何构造，它如此工作齿轮具有输入轴1和输出轴2。这两轴都具有滚道5，其中一些球3，最 少3个，在其上运行。球3还在环4上运行。轴1和2被弹簧10和球轴承9 施加的力压向彼此。在壳体ll中，存在第二球轴承8。环4保护在该轴向力 作用下径向移动的球3。摩擦力在每一个球所具有的三个接触点处建立。每 一个球3具有强制旋转轴线(forced on rotation axis ) 6和分别在轴1和2上 的才妻触点7.1和7.2。在输入轴1旋转时，每一个球3的轴线6 (其对于轴承具有固定的位置 (没有包括在该基本图中)并保持一角度v)将从点7.1旋转各自的球3。由于两个点7.1和7.2设置在从旋转轴线6的不同径向距离处，输出轴2 将会以不同于输入轴1的速度旋转。由此获得一减速比。环4自由地以不同 速度旋转。如果在图中，角度V是0度，则将会获得无穷比，即输出轴2不旋转。 该齿轮原理被用于例如公知的Kopp变速器中，其具有在用于在球运行 期间同步地改变所有球的角度V的机构。由此，可以获得减速比的无级改变。还使用了比例转矩联接器(proportional torque coupling )(在该基本图未 示出)。这种类型的齿轮是昂贵的且体积较大，尤其是如果只需要固定比的 话。图2示出了局部切除的第二公知的球摩擦齿轮，其在下述原理下工作 具有球轴承18的输入轴12具有两个滚道14和15,其分别相对于轴12 的对称轴线倾斜角度c和d。 一些球3，最少3个，在这些滚道上和分别在 环16和17的滚道上运行，其中环16和17的滚道分别相对于它们的对称轴 线倾斜角度a和b。环16是固定的而环17是输出轴13的一部分，该输出轴 具有球轴承19和20。弹簧板21经由球轴承19,轴承本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于传送转矩的摩擦齿轮，包括设置有向着彼此倾斜的滚道（３３）和（３４）的输入轴（３１），一个安装到齿轮壳体（１００）并设置有滚道（３５）的环（３２），一个设置有滚道（３６）的输出轴（３０），这些元件全部对称且同心地设置，和至少三个球（３），且两个轴向指向彼此的力推动滚道（３５）和（３６）抵靠球（３），于是球（３）被推动并抵靠滚道（３３）和（３４），其特征在于所述滚道（３５）是球面形的，且输入轴（３１）的对称轴线被如此布置以致它总是与输出轴（３０）的对称轴线大致一致且所有球（３）的重心在大致垂直于输出轴（３０）的对称轴线的共有平面中移动，这允许输出轴（３０）的对称轴线的角度姿态的改变而不会导致常动齿轮组件（３０），（３１），（３）之间的几何构造的任何变化，且通常不旋转的环（３２）允许一定的转矩旋转它在壳体（１００）中的支承装配部分（ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｉｔｔｉｎｇ）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：古斯塔夫伦纳费尔特，
申请(专利权)人：古斯塔夫伦纳费尔特，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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