專利名稱：直線傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的直線傳動裝置。
一般由彈性體材料構(gòu)成的齒帶例如都是經(jīng)過主動齒輪驅(qū)動的，并經(jīng)過導(dǎo)向輥與齒配合件相嚙合。借助附帶安裝的壓緊輪便可確保齒帶的導(dǎo)入側(cè)和導(dǎo)出側(cè)之間的齒也都可充分地與齒配合件保持嚙合。通過對導(dǎo)向輥的調(diào)整便可張緊齒帶，通過該調(diào)整，導(dǎo)向輥的相互間距被加大。
已知的直線傳動裝置都包括一個具有標(biāo)準(zhǔn)齒廓的齒帶，該齒廓與相同齒距的一個具有相應(yīng)輪廓的齒配合件嚙合。
為了實現(xiàn)力傳遞，齒帶從導(dǎo)入側(cè)至導(dǎo)出側(cè)經(jīng)過一預(yù)定長度，即所謂的嚙合長度嚙合到齒配合件中。這時，向齒配合件的力傳遞是利用一定的與齒負(fù)荷成比例的剪切力來實現(xiàn)的。
齒帶本身具有一定的剛性，該剛性取決于處于齒帶中的承拉載體或所謂的簾布層的剛性、簾布層間距以及齒帶寬度。
已知的直線傳動裝置的缺點是過大的剪切力導(dǎo)致齒負(fù)荷增大。此外，目前的直線傳動裝置還有這樣一個缺點在齒帶導(dǎo)出點，也就是在嚙合長度末端的拉力側(cè)產(chǎn)生很大的力，這些力會導(dǎo)致齒帶的過早磨損，從而導(dǎo)致直線傳動裝置的過早磨損。還經(jīng)常出現(xiàn)具有干擾性的運行噪聲。
本發(fā)明的任務(wù)是提供文首述及的那類直線傳動裝置，在其上可實現(xiàn)從齒帶齒到一直線齒配合件的齒部的一種最佳力傳遞。
在文首述及的這類直線傳動裝置上，上述任務(wù)是通過權(quán)利要求1的特征部分加以解決的。進(jìn)一步的改進(jìn)和有利的形式見各項從屬權(quán)利要求所述的內(nèi)容。
本發(fā)明的特征在于在本說明書開頭述及的那類直線傳動裝置上，在齒帶(2)處于預(yù)緊狀態(tài)下并且齒帶在負(fù)載運行中出現(xiàn)負(fù)載的情況下，齒帶齒(3)的齒距稍短于齒配合件(5)的齒距，該稍短量最大達(dá)0.8％；齒帶齒(3)的齒面(6)與承拉載體(7)的平面成直角或幾乎成直角；齒配合件(5)的齒槽(4)比齒帶齒(3)的寬度寬約20-80％；齒帶齒(3)與拉力載力(7)的高剛性相比是有相對剪切力彈性的。
由于齒帶上的齒距比齒配合件上的齒距小，該較小量至多達(dá)0.8％，所以在力導(dǎo)入側(cè)即在嚙合長度終端上的齒均被卸載。因為在實踐中已經(jīng)證明在一條與一個具有相同齒距的直線齒配合件相嚙合的齒帶上，在被加載的導(dǎo)出側(cè)即在嚙合長度終端的拉力側(cè)的齒上出現(xiàn)最高負(fù)荷；而且在一條其齒距大于直線齒配合件的齒距的齒帶上，處于導(dǎo)出側(cè)的齒所受的負(fù)荷還會更高。
在本發(fā)明中，在嚙合長度上的負(fù)載相應(yīng)于齒帶齒的齒距的縮短程度而變化。在齒距的一定的縮短程度下，在導(dǎo)入側(cè)和導(dǎo)出側(cè)的齒負(fù)載是相等的，因而只及在齒帶齒和直線齒配合件的相同齒距條件下的大約一半。為此所需的齒帶齒的齒距也與齒帶的加載和剛性有關(guān)。齒帶齒齒距的進(jìn)一步縮短便會將載荷或力傳遞越來越多地移向無負(fù)載的導(dǎo)入側(cè)。這種移動起到有利的作用，因為在導(dǎo)入側(cè)的幾何條件是更為有利的。
由于齒帶齒的齒面與承拉載體平面幾乎成直角，所以可實現(xiàn)以下目的向直線齒配合件的最佳力傳遞；在齒嚙合時均勻的力傳遞；向拉線的有利的張力導(dǎo)入；和在同時發(fā)生的大的剪切變形條件下在齒帶齒上的均勻張力分布。
直線齒配合件的齒距至少要選擇這么大，以使齒帶的疊加的彈性伸長不會由于預(yù)張緊和因老化而造成的延長以及齒帶和齒配合件的制造誤差而導(dǎo)致齒帶齒的齒距大于齒配合件的齒距。
齒帶齒與齒帶的承拉載體的高剛性相比為彈性結(jié)構(gòu)。因為已經(jīng)證明為了減小齒負(fù)荷，必須加大齒帶縱向剛性或減小齒的剪切剛性。由于齒帶的縱向剛性可能受到很壞的影響，所以按照本發(fā)明將齒帶齒設(shè)計成有彈性的。由于在力傳遞時出現(xiàn)剪切力，齒帶齒因此可能有些屈服并稍微彎曲。因此人們也說，齒帶齒是剪切彈性的。
特別的是，可以達(dá)到使齒帶齒能夠無摩擦地嚙入和切合到齒配合件的齒部中的目的。這就將運行噪聲減小到最低限度，并保護(hù)了齒帶齒。對齒帶齒的保護(hù)是實現(xiàn)無故障傳動和達(dá)到高使用壽命的重要條件。此外，所需的維護(hù)費用也可減少。因此，根據(jù)本發(fā)明的直線傳動裝置與傳統(tǒng)的直線傳動裝置相比工作更為可靠。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施形式，設(shè)定齒帶齒具有這樣的彈性，即盡管齒帶齒的齒距與齒配合件的齒距不同，仍有至少5個嚙合到齒配合件中的齒帶齒將力傳遞到齒配合件上。
如果一個齒帶齒嚙入齒配合件的一個齒槽中，且由此力被傳遞到齒配合件上，則齒帶齒由于其彈性而出現(xiàn)少許彎曲變形。其結(jié)果是，齒帶齒的齒距在局部上出現(xiàn)少許變化，這是因為齒帶齒的相互距離由于齒帶齒的彈性結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)少許變化。據(jù)此，在根據(jù)本發(fā)明的直線傳動裝置中，在該直線傳動裝置負(fù)載運行時有多個齒帶齒同時與齒配合件嚙合。
優(yōu)選將直線傳動裝置的嚙合長度選擇得這么大，以使在導(dǎo)入側(cè)不出現(xiàn)幾何夾緊現(xiàn)象。
本發(fā)明的一個實施形式設(shè)定，在梯形的齒帶齒廓情況下，嚙合角為80°至90°；在圓形的齒帶齒廓情況下，主承載部位的中間切線的嚙合角在80°至90°之間。由于所造成的分離力很小，所以不需要壓緊輪，這一點也是有利的。
此外還設(shè)定齒帶包含一種由梯形齒帶齒和圓形齒帶齒組成的齒廓聯(lián)合。
在本發(fā)明的另一個實施形式中，齒配合件的嚙合角比相應(yīng)的齒帶齒的嚙合角平緩一些。齒配合件的嚙合角最好比具有梯形齒廓的相應(yīng)的齒帶齒的嚙合角平緩，該平緩程度至多達(dá)5°。齒配合件的嚙合角最好比具有圓形齒廓的相應(yīng)的齒帶齒的中間切線的嚙合角平緩，該平緩程度至多達(dá)5 °。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施形式中，直線齒配合件是一個齒條。嚙合到齒配合件的齒槽中的齒最好屬于一種雙齒型齒帶的外齒，并且導(dǎo)向輥為齒輪結(jié)構(gòu)。
齒帶以其一部分齒部與齒配合件嚙合，并以其另一部分齒部經(jīng)由結(jié)構(gòu)為齒輪的導(dǎo)向輥以本已公知的方式被驅(qū)動。


圖1示意地并很夸張地表示出根據(jù)本發(fā)明的直線傳動裝置的工作原理。
齒帶2包括一種彈性體材料，并以公知的方式在其內(nèi)部具有一個包括玻璃或鋼的、在圖中未詳細(xì)示出的承拉載體。根據(jù)當(dāng)時的應(yīng)用場合和當(dāng)時的工作方式，齒帶2被預(yù)緊。該預(yù)緊是如此完成的，即兩個導(dǎo)向輥1之間的距離被加大，從而使齒帶2張緊。
為了經(jīng)由至少一個導(dǎo)向輥1驅(qū)動齒帶2，導(dǎo)向輥1可為齒輪結(jié)構(gòu)。在該情況下，齒帶除具有外齒外，還具有內(nèi)齒。而如圖1中所示，齒帶2也可在沒有齒輪的情況下被驅(qū)動，例如借助在導(dǎo)向輥1和齒帶2之間出現(xiàn)的摩擦力。
為了實現(xiàn)力傳遞，齒帶2的齒3從導(dǎo)入側(cè)11經(jīng)過可自由選擇的所謂的嚙合長度而嚙合到一個直線齒配合件5的齒槽4中，并在導(dǎo)出側(cè)12，即在嚙合長度的末端離開齒配合件5。
按照本發(fā)明，在預(yù)緊狀態(tài)下和在該直線傳動裝置負(fù)載運行時出現(xiàn)齒帶負(fù)載的情況下，齒帶2的齒帶齒3的齒距稍短于齒配合件5的齒距，該稍短量至多達(dá)0.8％，該齒配合件的結(jié)構(gòu)最好是鋼制齒條。為了清楚地說明圖1中所示的工作原理，齒帶齒的較短齒距是大大夸張地繪出的。
按照圖2，每一個齒帶齒3的齒面6與示出的承拉載體7或拉線的平面幾乎成直角。齒配合件5的每個齒槽4的寬度約為齒帶齒3的寬度的兩倍。齒配合件5的齒槽4最好比齒帶齒3的寬度寬約20-80％。
經(jīng)過齒廓，從齒帶2將力傳遞到直線齒配合件5上。齒帶2具有一定的剛性，此剛性又取決于承拉載體7或所謂的簾布層的剛性、簾布層間距以及齒帶寬度。
在傳統(tǒng)的直線傳動裝置上，在齒帶2的導(dǎo)出側(cè)12會產(chǎn)生很大的力，這些力幾乎完全由處于該處的齒帶齒3承受，并導(dǎo)致在該齒帶齒3上的一種特殊負(fù)荷。特別是在導(dǎo)出側(cè)12，在齒帶齒3和齒配合件5相分離時產(chǎn)生的摩擦力會導(dǎo)致直線傳動裝置的過早磨損和大的易受損性。
由于根據(jù)本發(fā)明的齒帶齒的齒距較短，所以在力的導(dǎo)入側(cè)即在嚙合長度末端的齒都被卸載。這一點在圖1中已夸張地示出。齒帶齒3的負(fù)荷在嚙合長度上都相應(yīng)于齒帶齒的齒距的縮短程度而改變。
在齒距縮短一定程度的條件下，在導(dǎo)入側(cè)和導(dǎo)出側(cè)11、12的齒負(fù)荷是相等的，因而只相當(dāng)于在齒帶齒和齒配合件5的相同齒距條件下齒負(fù)荷的大約一半。齒帶齒的齒距的進(jìn)一步縮短便會使負(fù)荷或力傳遞越來越多地轉(zhuǎn)移到導(dǎo)入側(cè)11。按圖1中夸張的表示，最終全部負(fù)荷都在導(dǎo)入側(cè)11。上述的負(fù)荷轉(zhuǎn)移便起到了有利的作用，因為在導(dǎo)入側(cè)11的幾何條件是更有利的。
更為有利的做法當(dāng)然是選擇根據(jù)本發(fā)明的齒距，其中力傳遞被分布在整個嚙合長度上。至少應(yīng)有5個齒帶齒3同時處于與齒配合件5嚙合的狀態(tài)。可這樣做的根據(jù)在于，與承拉載體7的高剛性相比，齒帶齒3為彈性結(jié)構(gòu)。
如果由齒帶齒3進(jìn)行到齒配合件5上的力傳遞，則有剪切力作用到齒帶齒3上。該剪切力導(dǎo)致彈性結(jié)構(gòu)的齒帶齒3有些屈服，也就是說，齒帶齒是剪切彈性的。如果齒帶齒3由此在力傳遞時有些彎曲，則與相鄰的齒帶齒的距離出現(xiàn)少許變化，并且其結(jié)果是，從局部看，齒帶齒3的齒距也出現(xiàn)少許變化。據(jù)此，可如此做為，即直線傳動裝置在帶負(fù)荷動作的情況下，至少5個齒帶齒3同時處于與齒配合件5相嚙合的狀態(tài)。
這樣，就可在許多嚙合到齒配合件5中的齒帶齒3上實現(xiàn)有利的載荷分布。但特別是可以達(dá)到這樣的目的，即齒帶齒3能無摩擦地嚙入和切合到齒配合件5的齒部10中。這一點可將運行噪聲降低到最小程度，并保護(hù)齒帶齒3。對齒帶齒3的保護(hù)是實現(xiàn)無故障傳動的一個重要條件，也是獲得高使用壽命的一個關(guān)鍵性前提。此外，所需的維護(hù)費用也可減少。因此，根據(jù)本發(fā)明的直線傳動裝置比傳統(tǒng)的直線傳動裝置工作更加可靠。
圖2表示具有梯形齒廓的一個齒帶齒3的橫斷面。因此，齒面6幾乎與在該圖中用虛線表示的承拉載體7的平面成直角。圖3表示具有圓形齒廓的一個齒帶齒3的橫斷面。
圖2中所示梯形的齒帶齒的齒廓的嚙合角8大約為85°。在圖3中所示圓形的齒帶齒廓情況下，主承載部位的中間切線9的嚙合角8同樣大約為85°。
這樣，達(dá)到的效果是在齒嚙合時的均勻的力傳遞；對拉線7的有利的張力導(dǎo)入；即使在同時的、大的剪切變形情況下齒帶齒3上的均勻張力分布。
齒配合件5可為具有有限的確定長度的齒條結(jié)構(gòu)。也可采用單個的、短的齒條，這些齒條通過鉸接相互連接。據(jù)此可以設(shè)想，該包括單個段的齒條繞過導(dǎo)向部位，整個的(分段的)齒條構(gòu)成循環(huán)的形式。
附圖標(biāo)記1導(dǎo)向輥2齒帶3齒帶齒4齒配合件的齒槽5齒配合件6齒面7承拉載體8嚙合角9切線10齒配合件的齒11導(dǎo)入側(cè)12導(dǎo)出側(cè)
權(quán)利要求
1.具有一個傳動的和在預(yù)緊狀態(tài)下繞過導(dǎo)向輥(1)的齒帶(2)的直線傳動裝置，該齒帶(2)具有至少一個承拉載體(7)，并且齒帶齒(3)具有一個確定的齒距并沿一個確定的長度，即所謂的嚙入一個直線齒配合件(5)的齒槽(4)中的嚙合長度，其特征在于，齒帶齒(3)的齒距在齒帶(2)的預(yù)緊狀態(tài)下和在帶負(fù)荷運作時出現(xiàn)齒帶負(fù)載的情況下稍短于齒配合件(5)的齒距，該稍短量至多達(dá)0.8％，齒帶齒(3)的齒面(6)與承拉載體(7)的平面成直角或幾乎成直角，齒配合件(5)的齒槽(4)比齒帶齒(3)的寬度寬約20-80％，并且齒帶齒(3)與承拉載體(7)的高剛度相比為彈性結(jié)構(gòu)。
2.按權(quán)利要求1所述的直線傳動裝置，其特征在于齒帶齒(3)具有這樣的彈性，即盡管齒帶齒(3)和齒配合件(5)具有不同的齒距，仍有至少5個嚙入齒配合件(5)的齒帶齒(3)將力傳遞到齒配件(5)上。
3.按權(quán)利要求1或2所述的直線傳動裝置，其特征在于在梯形的齒帶齒廓的情況下，嚙合角(8)為80°至90°，在圓形的齒帶齒廓的情況下，主承載部位的中間切線(9)的嚙合角(8)在80°至90°之間。
4.按權(quán)利要求3所述的直線傳動裝置，其特征在于齒帶(2)包括由梯形齒帶齒(3)和圓形齒帶齒(3)組成的齒廓聯(lián)合。
5.按權(quán)利要求1至4中任一項所述的直線傳動裝置，其特征在于配合件齒(10)的嚙合角比相應(yīng)的齒帶齒(3)的嚙合角(8)平緩一些。
6.按權(quán)利要求5所述的直線傳動裝置，其特征在于配合件齒(10)的嚙合角比相應(yīng)的齒帶齒(3)的嚙合角(8)平緩，該平緩程度至多達(dá)5°。
7.按權(quán)利要求5所述的直線傳動裝置，其特征在于配合件齒(10)的嚙合角比相應(yīng)的、具有圓形齒廓的齒帶齒(3)的中間切線(9)的嚙合角(8)平緩，該平緩程度至多達(dá)5°。
8.按權(quán)利要求1至7中的任一項所述的直線傳動裝置，其特征在于齒配合件(5)是一個齒條。
9.按權(quán)利要求1至8中的任一項所述的直線傳動裝置，其特征在于嚙入齒配合件(5)的齒槽(4)中的齒(3)屬于一個雙齒型齒帶的外齒并且該齒帶(2)的導(dǎo)向輥(1)為齒輪結(jié)構(gòu)。
全文摘要
具有一個傳動的和在預(yù)緊狀態(tài)下繞過導(dǎo)向輥(1)的齒帶(2)的直線傳動裝置，該齒帶(2)具有至少一個承拉載體。該齒帶(2)的齒帶齒(3)沿一個確定的長度嚙入一個直線齒配合件(5)的齒槽(4)中。齒帶齒(3)的齒距在齒帶(2)的預(yù)緊狀態(tài)下和在帶負(fù)荷運作時出現(xiàn)齒帶負(fù)載的情況下稍短于齒配合件(5)的齒距，該稍短量至多達(dá)0.8％。齒帶齒(3)的齒面(6)與承拉載體(7)的平面成直角或幾乎成直角，齒配合件(5)的齒槽(4)比齒帶齒(3)的寬度寬約20－80％。齒帶齒(3)與承拉載體(7)的高剛度相比為彈性結(jié)構(gòu)。
文檔編號F16H19/00GK1407255SQ02124869
公開日2003年4月2日 申請日期2002年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月22日
發(fā)明者(兩個發(fā)明人均要求不公開其姓名) 申請人:康蒂特克傳動系統(tǒng)股份有限公司