CN103968011A - 一种无级定位机构及缓降器和椅背的定位 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无级定位机构。在蜗轮轴与蜗杆轴上，加装了一对传动齿轮，可用切换装置对蜗轮蜗杆传动与齿轮传动进行切换：齿轮传动时，可自由地选择定位位置，而蜗轮蜗杆传动时，则是对选定位置后的定位。另外，如果蜗杆可在其轴上作轴向滑动，并用弹簧将蜗杆逆蜗轮的转动方向顶压，则只有当蜗轮上的扭矩增大到足以克服弹簧压力，并直至蜗杆被蜗轮同步齿轮驱动为止，方可旋转。这是一种恒扭矩的输出机构，可成为缓降器。

Description

一种无级定位机构及缓降器和椅背的定位

一、技术领域：

本发明涉及一种机械接合装置，尤其与定位器有关。

二、背景技术：

定位机构有多种，大致有三类：第一类是利用摩擦力进行定位，通常采用弹性件，如用橡胶或弹簧，对转轴施加经向或轴向的弹性压力，对转轴进行摩擦制动。但是这类摩擦力定位，不但力矩较小，定位不稳定，会有滑动，而且频繁使用，摩擦材料极易磨滑，使用寿命较短。在实际运用中，为了加大摩擦力矩，也经常采用螺丝对转轴的经向拧紧施压，由于压力较大，因而产生的摩擦力也较大，但是由于螺丝多次对转轴施压，会在转轴上留下凹痕，螺丝顶端也会因多次施压而变成平滑，影响定位的精确；第二类是用钢球、钢销等插入转轴的预留孔中实现定位，但这是一种有级定位，不属于无级范围；第三类是采用液力机械进行定位，主要运用连杆、活塞等这些液力元件进行定位，这类装置可以实现无级定位，但由于制造精度高，机构复杂，不但价格昂贵，而且维护成本也很高。

三、发明内容：

本发明的任务是提供一种可进行任意角度定位的机械装置。

为了完成上述任务，本发明的解决方案是：在安装蜗轮与蜗杆的蜗轮轴及蜗杆轴上，再并列安装一对与该蜗轮蜗杆传动比相同的齿轮副，与蜗轮蜗杆同步对蜗轮轴和蜗杆轴进行传动，并使齿轮副中的任一齿轮，可在蜗轮轴或蜗杆轴上作一定周向角度的滑动，使该由蜗轮蜗杆副与齿轮副组成的双重传动装置，可进行蜗轮蜗杆副传动与齿轮副传动的相互切换，实现蜗杆对蜗轮锁止时的定位和齿轮副之间传动时的放松。

蜗轮传动与齿轮传动之间的相互切换，不但可以是一个渐进的过程，而且可以在进行的过程中停顿下来，从而使该装置能在半接合状态下，长时间运转，如进行一定阻力的缓送(缓降器)或超扭矩的自断等，其应用范围较为广泛。

实现蜗轮传动与齿轮传动切换的装置，本发明称其为切换装置，因为切换装置仅需让某一齿轮(或蜗轮也一样)能相对于其安装的蜗轮(或蜗杆)轴略微转过一个角度，使蜗杆的转动跟不上蜗轮对其所需的转速而发生锁止即可。显然，这样的装置有多种，不但机械结构有多种形式，而且可以运用液压及电磁力的方式，因此本发明无法一一详述。

四、附图说明：

图1是无级定位机构中的蜗轮蜗杆副与齿轮副同步传动的工作原理示意图。

图2是蜗轮同步齿轮与蜗杆同步齿轮之间安装有传动齿轮，并与蜗轮蜗杆同步传动的工作原理示意图。

图3是本发明的二个实施例：二种不同切换装置安装在静止轴上的二个无级定位机构示意图。

图4是本发明的另二个实施例：不同切换装置安装在转动轴上的二个无级定位机构示意图。

图5是本发明的第五实施例：蜗杆为轴向活动蜗杆并以弹簧为切换装置的无级定位机构示意图。

图6是本发明的第六实施例，蜗杆为轴向活动蜗杆并以弹簧及拨叉、拨叉盘为切换装置的无级定位机构示意图。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

五、具体实施方式：

图1是本发明的无级定位机构中的蜗轮蜗杆副与齿轮副同步传动的工作原理示意图。图中蜗轮(1)与蜗轮同步齿轮(5)一起安装于蜗轮轴(3)上，蜗杆(2)与蜗杆同步齿轮(6)一起安装于蜗杆轴(4)上，蜗轮(1)与蜗杆(2)啮合，蜗轮同步齿轮(5)与蜗杆同步齿轮(6)啮合，并使蜗轮蜗杆传动副与齿轮传动副的传动比相同。因此对于该机构，动力不但可以由蜗杆轴(4)向蜗轮轴(3)传递，而且动力还可以由蜗轮轴(3)向蜗杆轴(4)传递，因为蜗轮轴(3)上的蜗轮同步齿轮(5)可将动力传递给蜗杆同步齿轮(6)。

实际上，上述机构完全可以看作是，蜗轮同步齿轮(5)与蜗杆同步齿轮(6)之间的齿轮副传动机构，而蜗轮(1)与蜗杆(2)只是跟随齿轮转动而进行转动而已，因此如果制造精度较高，蜗轮(1)与蜗杆(2)之间的作用力可以非常小，甚至不接触。

显然，如果上述传动机构中的动力是由蜗轮轴(3)向蜗杆轴(4)传递，且齿轮传动中的某一齿轮又在旋转方向上发生了松动，使齿轮转动滞后于蜗杆(2)所需的转动，则蜗轮(1)会因蜗杆(2)的跟不上而被蜗杆(2)卡死，即蜗轮(1)被蜗杆(2)定位。可见上述机构在齿轮传动正常时，表现为齿轮副传动的特性，而当某一齿轮相对于其安装轴转过一个角度时，即表现为蜗轮蜗杆的传动特性。因此本发明设计了一个既可使齿轮相对于其安装轴转过一个角度，又可使齿轮回到原位的装置，本发明称为切换装置(7)(详见图3及以后。)切换装置(7)可使上述机构进行蜗轮蜗杆副传动与齿轮副传动的切换。

由于制造的原因，这里的蜗杆同步齿轮直径会很小，难度较大，而蜗轮同步齿轮的直径又必须较大，使机构的体积增大，因为只有这样，蜗杆同步齿轮与蜗轮同步齿轮的传动比方能与蜗杆、蜗轮的传动比相等。另外蜗杆轴实际上不经过蜗轮同步齿轮的旋转中心，因此会大幅提高齿轮的加工成本，虽然可以用万向节等将蜗杆轴(4)折成两截，使蜗杆同步齿轮的安装轴经过蜗轮同步齿轮的旋转中心，但由于机构复杂，且体积仍未能减小，因而成本较大。为此本发明在蜗轮同步齿轮(5)与蜗杆同步齿轮(6)之间，安装了一对传动齿轮，用以减小体积和降低制造难度，图2便是这样的一个机构。

如图2，图中的蜗轮同步齿轮(5)与传动轴(10)上的主传动齿轮(8)啮合，而蜗杆同步齿轮(6)与传动轴(10)上的从传动齿轮(9)啮合，并使由蜗轮同步齿轮(5)、主传动齿轮(8)、从传动齿轮(9)及蜗杆同步齿轮(6)组成的齿轮传动链的累计传动比仍与蜗轮(1)与蜗杆(2)的传动比相等。

如图3，图3是二个蜗轮轴(3)固定的无级定位(角)机构，通常情况下可以让蜗轮(1)及蜗轮轴(3)静止的，如椅背的无级定位，可以将蜗轮(1)或蜗轮轴(3)固定在椅身上(由于俯仰角度不大，可以考虑只要半个蜗轮)，而将其余的蜗杆(2)、蜗杆轴(4)、传动轴(10)及传动齿轮等均安装在椅背上，跟随椅背运动，图3-A就是这种定位机构，图中的切换装置(7)由手柄(11)、扭轴(12)及连接键(14)组成，如果将手柄(11)上抬(上面可设固定限位)，齿轮副传动与蜗轮蜗杆副传动正好同步，则此时椅背可以自由活动，选择角度。当椅背选定角度后，手柄(11)下压至原来位置，此时，椅背上的蜗杆(2)与椅身上固定的蜗轮(1)卡死，即椅背与椅身发生了定位。

图3-B也是一个蜗轮(1)及蜗轮轴(3)固定的无级定位机构示意图，与图3-A不同的是，切换装置(7)有所不同，3-B中的切换装置(7)由手柄(11)、扭轴(12)及扭动齿轮(13)组成。如果将手柄(11)向外拉一个位置时，蜗轮同步齿轮(5)相对于蜗轮(1)转过一个角度，齿轮副传动与蜗轮副传动正好同步，此时椅背可以自由活动，待椅背选择好角度后，手柄(11)向内回到原来位置，此时由于蜗轮同步齿轮(5)回过一个角度发生了滞后，致使蜗杆(2)的转速跟不上蜗轮(1)的需要而将蜗轮(1)卡住，即椅背发生了定位。

图4是本发明的二个实施例，图中有二个不同的切换装置(7)，图4-A中的切换装置由拨叉(15)、拨叉盘(16)、拉杆(17)及楔形滑动键(18)组成，当拨叉(15)向左推动拉杆(17)将楔形滑动键(18)完全插入从传动齿轮(9)的预留键孔中，使从传动齿轮(9)正好固定在传动轴(10)上，此时定位机构正好可以自由地转动，当拨叉(15)拉动拉杆(17)向右运动时，楔形滑动键(18)部分被拉出从传动齿轮(9)的预留键孔，导致从传动齿轮(9)发生松动，使齿轮传动发生滞后，从而使蜗杆(2)的转动滞后，蜗轮(1)即被蜗杆(2)锁住。

图4-B中的切换装置(7)由拨叉(15)、拨叉盘(16)、扭轴(12)、连接键(14)、定位销(19)及滚珠丝杆(20)组成。与图3-A一样用扭轴(12)和连接键(14)将齿轮转过一个角度，不同的是图3-A是在静止轴上，只要用手柄(11)推拉即可。而图4-B则是在转动的轴上，因此需要拨叉(15)和拨叉盘(16)，以及用定位销(19)定位拨叉盘(16)，再用滚珠丝杆(20)作用于拨叉盘(16)的内腔使扭轴(12)发生转动，达到扭转从传动齿轮(9)的目的。

图5是本发明的第5实施例，与前例不同的是，蜗杆(2)不再固定于蜗杆轴(4)上，而是可相对于蜗杆轴(4)作一定距离的轴向移动，本发明称其为轴向活动蜗杆(22)，这里的切换装置只是一根弹簧(21)，当蜗轮(1)上的扭矩如其上的箭头方向逐渐加强时，卡住蜗轮(1)的轴向活动蜗杆(22)被迫克服弹簧(21)的推力，沿蜗杆轴(4)向右移动一段距离，此时蜗轮同步齿轮(5)也随蜗轮(1)转动，带动了主传动齿轮(8)及从传动齿轮(9)，使蜗杆同步齿轮(6)转动起来，从而带动轴向活动蜗杆(22)也转动起来，蜗轮(1)也顺利地转动起来。因此这个切换装置(7)是随蜗轮(1)的扭矩增大而自动切换的，而这扭矩的大小由弹簧的弹力大小来决定的。

图6是在图5的基础上，在切换装置(7)上安装了一个可改变弹簧压力的拨叉(15)及拨叉盘(16)。当蜗轮(1)上的扭矩如箭头方向增大时，弹簧(21)会被压缩，此时如果要蜗轮(1)再加大扭矩方可转动，则只要用拨叉(15)将拨叉盘(16)向左推动，使弹簧(21)向左压缩，以增加弹簧(21)对轴向活动蜗杆(22)的推力，迫使蜗轮(1)只有再提高扭矩方可转动。因此本实施例可用作一定扭矩下的释放运动，如缓降器等。

由于切换装置的作用是建立或破坏蜗轮同步齿轮(5)与蜗杆同步齿轮(6)及蜗轮(1)与蜗杆(2)之间的同步传动，因此上述切换装置均可适用于图1和图2，同时切换装置有多种，除上述外还可以举许多，切换装置还可以用气动液力等加以完成，同时切换装置可以安装在蜗轮轴(3)与蜗杆轴(4)之间的任一传动部位上，因安装部位的不同，又会有不同的结构，因此本发明无法尽举。

Claims (8)

1.一种包括蜗轮(1)、蜗杆(2)、蜗轮轴(3)及蜗杆轴(4)在内的无级定位机构，其特征在于：它还由蜗轮同步齿轮(5)、蜗杆同步齿轮(6)及切换装置(7)联合组成；蜗轮(1)与蜗轮同步齿轮(5)一并安装于蜗轮轴(3)上，蜗杆(2)与蜗杆同步齿轮(6)一并安装于蜗杆轴(4)上，蜗轮(1)与蜗杆(2)啮合，蜗轮同步齿轮(5)与蜗杆同步齿轮(6)啮合，并使蜗轮(1)与蜗杆(2)的传动比等于蜗轮同步齿轮(5)与蜗杆同步齿轮(6)的传动比；切换装置(7)安装于蜗轮轴(3)与蜗杆轴(4)的传动之间，可将蜗轮同步齿轮(5)及蜗杆同步齿轮(6)之间的齿轮传动与蜗轮(1)及蜗杆(2)之间的蜗轮蜗杆传动相互切换。

2.根据权利要求1所述的无级定位机构，其特征在于：蜗轮同步齿轮(5)与蜗杆同步齿轮(6)之间安装有主传动齿轮(8)、从传动齿轮(9)及传动轴(10)；蜗轮同步齿轮(5)与主传动齿轮(8)啮合，蜗杆同步齿轮(6)与从传动齿轮(9)啮合，主传动齿轮(8)和从传动齿轮(9)均安装于传动轴(10)上，并使从蜗轮同步齿轮(5)始，经主传动齿轮(8)及从传动齿轮(9)到蜗杆同步齿轮(6)末的累计齿轮传动比，仍等于蜗轮(1)与蜗杆(2)之间的传动比。

3.根据权利要求1或2所述的无级定位机构，其特征在于：切换装置(7)由手柄(11)、扭轴(12)和扭动齿轮(13)构成。

4.根据权利要求1或2所述的无级定位机构，其特征在于：切换装置(7)由手柄(11)、扭轴(12)及连接键(14)构成。

5.根据权利要求1或2所述的无级定位机构，其特征在于：切换装置(7)由拨叉(15)、拨叉盘(16)、拉杆(17)和楔形滑动键(18)构成。

6.根据权利要求1或2所述的无级定位机构，其特征在于：切换装置(7)由拨叉(15)、拨叉盘(16)、定位销(19)、滚珠丝杆(20)、扭轴(12)连接键(14)构成。

7.根据权利要求1或2所述的定位机构，其特征在于：蜗杆(2)变成为可轴向滑动的轴向活动蜗杆(22)，且切换装置(7)由弹簧(21)构成。

8.根据权利要求1或2所述的定位机构，其特征在于：蜗杆(2)变成为可轴向滑动的轴向活动蜗杆(22)，且切换装置(7)由弹簧(21)、拨叉(15)和拨叉盘(16)一并构成。