一种可变传动比无侧隙定位齿条副装置及操作方法与流程

本发明涉及一种可变传动比无侧隙定位齿条副装置及操作方法，特别是传动比可连续变化，齿条及齿轮在行程内任意位置可同时精确定位。

背景技术：

齿轮齿条传动装置机械行业应用广泛，目前所有齿条与齿轮传动比固定，一套齿条副装置只具备一个固定的传动比，如需改变需更换齿条或齿轮；另外所有齿条副无侧隙传动需设计有消隙齿轮或齿条，传动机构复杂；齿条定位与齿轮定位不相关，需分别设计有齿轮或齿条定位锁紧装置，整个装置体积大，结构复杂，故障率高。

技术实现要素：

本发明提供一种可变传动比无侧隙定位齿条副装置，此装置通过可变比齿条的轴向和径向的可伸缩性实现传动比可变以及齿条、齿轮的定位锁紧；行程内任意位置无侧隙精确定位，结构简单，传动比连续可调。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种可变传动比无侧隙定位齿条副装置，它包括壳体，所述壳体内部安装有圆形齿条，所述圆形齿条的中心安装有活塞杆，所述活塞杆的两端分别安装有第一活塞和第二活塞，所述第二活塞的侧面安装有第三活塞，所述第三活塞通过卡环轴向限位固定在活塞杆上，所述圆形齿轮与齿轮轴的轮齿构成齿轮齿条传动配合，所述壳体与活塞杆相配合的活塞缸体两端分别固定安装有第一端盖和第二端盖，所述第一端盖上安装有第一进油管，所述第二端盖上安装有第二进油管。

所述齿轮轴通过第一轴承和第二轴承支撑安装在壳体的内部，所述第一轴承的外圈通过第三端盖定位安装在壳体上，所述第一轴承的内圈通过执行部件的端面定位安装，所述执行部件通过键安装在齿轮轴上，所述齿轮轴的末端安装有第一圆螺母将执行部件固定在齿轮轴上；所述第二轴承的外圈通过第四端盖定位安装在壳体上，所述第二轴承的内圈通过第二圆螺母定位，所述第二圆螺母固定安装在齿轮轴的另一末端。

所述第一端盖和第二端盖通过紧定螺钉固定安装在壳体的活塞缸体两端；所述第一端盖和第一活塞之间构成第一油腔，所述第二端盖和第三活塞之间构成第二油腔。

所述第一活塞通过加工在活塞杆末端的限位轴肩进行限位固定。

所述活塞杆的另一端穿过第二端盖，且在该侧活塞杆的中心加工有油道，所述油道的出油口设置在第二活塞和第三活塞所形成的第三油腔内部，所述油道的进油口安装有第三进油管。

所述第一轴承和第二轴承都采用角接触轴承。

所述第四端盖的外部安装有第四进油管。

所述第一进油管和第二进油管与液压泵站相连。

所述第三进油管与液压泵站相连；所述圆形齿条采用环形波纹形状，在轴向力作用下其齿顶直径变大、齿距变小并在齿轮齿侧和壳体活塞缸体限位定位。

任意一种可变传动比无侧隙定位齿条副装置的操作方法，它包括以下步骤：

step1：通过第三进油管向第三油腔内部进油或回油，改变圆形齿条的齿距至所需传动比要求；

step2：通过第一进油管向第一油腔内部进油，驱动第一活塞带动整个圆形齿条向右运动；

step3：通过圆形齿条和齿轮轴的轮齿相啮合，带动齿轮轴旋转；

step4：当齿轮轴旋转至定位位置时，通过第三进油管向第三油腔内部进油，驱动第二活塞进而带动圆形齿条向左继续运动，压缩圆形齿条，使之径向变大与壳体的活塞缸体内壁涨紧，同时齿距变小，使轮齿的齿侧与圆形齿条的齿侧紧密切合，使齿轮轴定位。

本发明有如下有益效果：

1、调节传动比。当需要改变齿轮齿条传动的传动比时，通过第三进油管向第三油腔内部进油或回油，进而驱动第二活塞在第三活塞内部滑动，进而改变圆形齿条与轮齿的齿距至所需传动比要求，进而实现传动比的调节。

2、对齿轮轴进行定位，减少齿轮传动侧隙，提高传动精度。通过第三进油管向第三油腔内部进油，驱动第二活塞进而带动圆形齿条向左继续运动，压缩圆形齿条，使之径向变大与壳体的活塞缸体内壁涨紧，同时齿距变小，使轮齿的齿侧与圆形齿条的齿侧紧密切合，使齿轮轴定位，减少齿轮传动侧隙。

3、通过齿轮齿条传动驱动执行部件作业。通过第一进油管向第一油腔内部进油，驱动第一活塞带动整个圆形齿条向右运动，再通过圆形齿条和齿轮轴的轮齿之间的配合带动齿轮轴转动，进而带动执行部件转动；

通过第二进油管向第二油腔内部进油，驱动第三活塞带动整个圆形齿条向左运动，再通过圆形齿条和齿轮轴的轮齿之间的配合带动齿轮轴转动，进而带动执行部件转动。

4、通过轴向压缩第二活塞，圆形齿条齿顶直径变大、齿距变小并在齿轮齿侧和壳体内孔限位，从而达到精确无侧隙定位。

5、通过所述的圆形齿条为环形波纹形状，使得圆形齿条齿顶直径变大、齿距变小，进而实现其轴向定位。

6、通过所述的第二活塞在第三活塞内部滑动，进而改变圆形齿条与轮齿的齿距至所需传动比要求，进而实现传动比的调节。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为圆形齿条安装于壳体内结构示意图。

图2为齿轮轴安装于壳体内结构示意图。

图中：壳体1、紧定螺钉2、第一端盖3、第一进油管4、第一油腔5、限位轴肩6、第一活塞7、圆形齿条8、活塞杆9、第二活塞10、第三油腔11、第三活塞12、第二油腔13、第二端盖14、油道15、第三进油管16、第二进油管17、卡环18、轮齿19、齿轮轴20、键21、执行部件22、第一圆螺母23、第三端盖24、第一轴承25、第二轴承26、第二圆螺母27、第四端盖28、第四进油管29。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-2所示，一种可变传动比无侧隙定位齿条副装置，它包括壳体1，所述壳体1内部安装有圆形齿条8，所述圆形齿条8的中心安装有活塞杆9，所述活塞杆9的两端分别安装有第一活塞7和第二活塞10，所述第二活塞10的侧面安装有第三活塞12，所述第三活塞12通过卡环18轴向限位固定在活塞杆9上，所述圆形齿轮8与齿轮轴20的轮齿19构成齿轮齿条传动配合，所述壳体1与活塞杆9相配合的活塞缸体两端分别固定安装有第一端盖3和第二端盖14，所述第一端盖3上安装有第一进油管4，所述第二端盖14上安装有第二进油管17。

进一步的，所述齿轮轴20通过第一轴承25和第二轴承26支撑安装在壳体1的内部，所述第一轴承25的外圈通过第三端盖24定位安装在壳体1上，所述第一轴承25的内圈通过执行部件22的端面定位安装，所述执行部件22通过键21安装在齿轮轴20上，所述齿轮轴20的末端安装有第一圆螺母23将执行部件22固定在齿轮轴20上；所述第二轴承26的外圈通过第四端盖28定位安装在壳体1上，所述第二轴承26的内圈通过第二圆螺母27定位，所述第二圆螺母27固定安装在齿轮轴20的另一末端。

进一步的，所述第一端盖3和第二端盖14通过紧定螺钉2固定安装在壳体1的活塞缸体两端；所述第一端盖3和第一活塞7之间构成第一油腔5，所述第二端盖14和第三活塞12之间构成第二油腔13。通过形成油腔，能够通过液压力驱动圆形齿轮8，并通过圆形齿轮8驱动齿轮轴20，最终实现齿轮齿条传动。

进一步的，所述第一活塞7通过加工在活塞杆9末端的限位轴肩6进行限位固定。进而保证了第一活塞7能够沿着活塞杆9相对滑动。

进一步的，所述活塞杆9的另一端穿过第二端盖14，且在该侧活塞杆9的中心加工有油道15，所述油道15的出油口设置在第二活塞10和第三活塞12所形成的第三油腔11内部，所述油道15的进油口安装有第三进油管16。

进一步的，所述第一轴承25和第二轴承26都采用角接触轴承。通过采用角接触轴承保证了齿轮轴20能够承受一定的轴向力，保证了传动稳定性。

进一步的，所述第四端盖28的外部安装有第四进油管29。通过第四进油管29方便的向齿轮轴的腔体内部注入润滑油，进而对轴承以及齿轮齿条传动进行润滑，减小摩擦力，延长其寿命，而且提高了传动精度。

进一步的，所述第一进油管4和第二进油管17与液压泵站相连。通过液压泵站能够对其提供液压油。达到可变传动比和无侧隙定位。

进一步的，所述第三进油管16与液压泵站相连。通过液压泵站能够对其提供液压油。达到可变传动比和无侧隙定位。所述圆形齿条8采用环形波纹形状，在轴向力作用下其齿顶直径变大、齿距变小并在齿轮齿侧和壳体活塞缸体限位定位。

实施例2：

任意一种可变传动比无侧隙定位齿条副装置的操作方法，它包括以下步骤：

step1：通过第三进油管16向第三油腔11内部进油或回油，改变圆形齿条8的齿距至所需传动比要求；

step2：通过第一进油管4向第一油腔5内部进油，驱动第一活塞6带动整个圆形齿条8向右运动；

step3：通过圆形齿条8和齿轮轴20的轮齿19相啮合，带动齿轮轴20旋转；

step4：当齿轮轴20旋转至定位位置时，通过第三进油管16向第三油腔11内部进油，驱动第二活塞10进而带动圆形齿条8向左继续运动，压缩圆形齿条8，使之径向变大与壳体1的活塞缸体内壁涨紧，同时齿距变小，使轮齿19的齿侧与圆形齿条8的齿侧紧密切合，使齿轮轴20定位。

本发明工作原理和工作过程：

调节传动比：

当需要改变齿轮齿条传动的传动比时，通过第三进油管16向第三油腔11内部进油或回油，进而驱动第二活塞10在第三活塞12内部滑动，进而改变圆形齿条8与轮齿19的齿距至所需传动比要求，进而实现传动比的调节。

当需要对齿轮轴进行定位，减少齿轮传动侧隙时：

通过第三进油管16向第三油腔11内部进油，驱动第二活塞10进而带动圆形齿条8向左继续运动，压缩圆形齿条8，使之径向变大与壳体1的活塞缸体内壁涨紧，同时齿距变小，使轮齿19的齿侧与圆形齿条8的齿侧紧密切合，使齿轮轴20定位，减少齿轮传动侧隙。

当需要进行齿轮齿条传动时：

通过第一进油管4向第一油腔5内部进油，驱动第一活塞6带动整个圆形齿条8向右运动，再通过圆形齿条8和齿轮轴20的轮齿19之间的配合带动齿轮轴20转动，进而带动执行部件22转动；

通过第二进油管17向第二油腔13内部进油，驱动第三活塞12带动整个圆形齿条8向左运动，再通过圆形齿条8和齿轮轴20的轮齿19之间的配合带动齿轮轴20转动，进而带动执行部件22转动。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。