CN1052517C - 摩擦轴装置的驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明的摩擦轴装置由基础构件4构成，在基础构件4上，于正三角形的三个顶点位置处支承着可转动的摩擦轴1，在该摩擦轴1上固定着在正三角形中心彼此重叠的摩擦圆板3。为了达到更高的旋转数，设置了以正三角形中心为中心可旋转的且平行于摩擦轴1的驱动轴9，在该驱动轴9与各摩擦轴1之间设置了力矩传递机构9。

Description

摩擦轴装置的驱动机构
本发明涉及摩擦轴装置，在基础构件上，于正三角形的三个顶点可旋转地支承着的摩擦轴，在该摩擦轴上固定着在正三角形中心处彼此重叠的摩擦圆板。
这种形式的摩擦轴装置，例如已在德意志联邦共和国实用新型第7525192号说明书中公开。在3个摩擦轴中的一个的摩擦轴的轴向延长部上，接合着驱动该摩擦轴的切线方向皮带。各摩擦轴有皮带圆板，该皮带与所有的皮带圆板接合。这样，可确保3个摩擦轴以相等的旋转数旋转。所用的扁平皮带的运转最大速度是25m/sec，以便达到通常约20000rpm的摩擦轴旋转数。但是，对于使用者所希望的更高摩擦轴旋转数，这种构造的摩擦轴装置不能达到。
本发明的目的是改进上述形式的摩擦轴装置，提供能达到更高摩擦轴旋转数的、特别是在采用扁平皮带驱动时在扁平皮带与摩擦轴之间能传递上述更高的轴旋转数的摩擦轴装置。
为了实现该目的，本发明的摩擦轴装置，设有能以正三角形的中心为中心旋转且平行于摩擦轴的驱动轴，在该驱动轴与各摩擦轴之间，设有输出传递机构。驱动轴作为从驱动装置向被驱动装置进行增速传递的传动部件。驱动轴本身例如可由扁平皮带驱动，可通过适当选择驱动轴与各摩擦轴之间的传递比，得到高的摩擦轴旋转数。本发明的其它优点是能改善驱动输出的分配形式。在现有技术中，由扁平皮带驱动的摩擦轴再通过皮带驱动其它2个摩擦轴。因此，为输出传递而设置的皮带必须承受全部驱动输出的2/3。而本发明中，在每个摩擦轴上设置的输出传递用机构仅承受全部驱动输出的1/3。这是因为在本发明中这些机构设置在驱动轴与各摩擦轴之间的缘故。
本发明方案2所述的摩擦轴装置，其特征在于，设在各摩擦轴上的第1正齿轮与设在驱动轴上的第2正齿轮啮合。这种传动机构可省略现有技术中所必需的皮带。
本发明方案3所述的摩擦轴装置，其特征在于，各摩擦轴通过其摩擦圆板沿着驱动轴的周面转动。用扁平皮带驱动的驱动轴，在驱动轴上卷绕着扁平皮带时，直径可以小；在接合着摩擦圆板时，直径可以做得大，这时摩擦圆板的直径可以选择得小。
本发明方案4所述的摩擦轴装置，其特征在于，驱动轴形成为中空轴，摩擦轴伸入该中空轴内。这时，可用特别有利的形式调节所需的传递比。该构造也同样地，当驱动轴由扁平皮带接合着时，直径可以做得小。摩擦轴伸入中空轴内时的中空轴内径比接合扁平皮带时显著大。如上所述，摩擦轴备有正齿轮或摩擦圆板，中空轴在其内径部根据需要备有第2正齿轮。
本发明方案5所述的摩擦轴装置，其特征在于，驱动轴配置在摩擦轴之间。驱动轴的这种配置形式的优点是，也与本发明方案4构造同样地，即使摩擦轴旋转数不太高也没关系。本发明的该变形例中，也可以与本发明方案4构造同样地，把正齿轮和摩擦圆板用于输出传递。
本发明方案6所述的摩擦轴装置，其特征在于，磁铁式联接器设在各摩擦轴与驱动轴之间。在2个轴之间进行输出传递的磁铁式联接器本身是公知的。记载着磁铁式联接器构造及作用的使用例，例如已由波恩的同名公司产品目录“Magnetfabrik Bonn，PhysikalischeGrundlagenund Leistungsumfang”公开。本发明的驱动轴配置形式，可使用能传递较小力矩的磁铁式联接器。该磁铁式联接器的优点是可以非接触式地、即无噪音、无振动地进行输出传递。本发明的该摩擦装置中也可以如上所述地选择有利的传递比。
该磁铁式联接器在本发明方案7所述构造中，其特征在于，在驱动轴周围配置着第1永磁铁，在各摩擦轴周围配置着第2永磁铁，该第2永磁铁与第1永磁铁在半径方向相对。这种情况下，永磁铁在半径方向被赋与极性。这种情况下，驱动轴为中空轴时，也可以配置在摩擦轴之间。第1永磁铁与第2永磁铁之间的环形间隙，可根据永磁铁的特性值和几何形状的关系通过计算求得。本发明的该构造中，使用使3个摩擦轴同步化的皮带或带齿皮带是有利的。在磁铁式联接器断裂后，由于同步化，两联接器的半部即驱动轴和该摩擦轴先被停止。这对于运转是不利的。为了避免这一情形发生，力矩如上所述地被机械地传递，即，在该摩擦轴和驱动轴再次同步旋转之前，力矩被机械地传递。在该摩擦轴与驱动轴再次开始同步旋转的瞬间，磁铁式联接器重新进行输出传递，这时，机械地传递输出的机构以无负荷状态旋转。
本发明方案8所述的摩擦轴装置，其特征在于，各摩擦轴的各第2正齿轮与可旋转地支承在正三角形中心的正齿轮啮合。这种配置形式用于输出传递是采用力接续式或摩擦接合式或磁铁式联接器式进行的场合。这种配置形式可确保3个摩擦轴常时地同步旋转。
把驱动轴做成中空轴构造时，如本发明方案9所述那样，中空轴做成为盆形而且是用深冲压法制造的，在中空轴的盆底的中心，设有从该盆底的平面沿轴向伸出的空心轴，该空心轴可旋转地支承在固定于基础构件中心的轴上。这时，在空心轴的外周部，例如接合着驱动驱动轴用的扁平皮带。
本发明另一摩擦装置的构造如本发明方案10所述，在基础构件上，于正三角形的三个顶点位置处支承着可转动的摩擦轴，在该摩擦轴上固定着在正三角形中心彼此重叠的摩擦圆板；其特征在于，各摩擦轴由电动机驱动。该配置形式可完全省掉现有技术中广泛使用的扁平皮带。为了同步化，3个摩擦轴之间可如上述各权利要求记载的那样，通过摩擦力结合方式或形状结合方式彼此结合。
图1是本发明一个实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图2是本发明另一实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图3是沿图2中III-III线的横断面图。
图4是本发明另一实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图5是沿图4中V-V线的横断面图。
图6是本发明另一实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图7是本发明另一实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图8是沿图7中VIII-VIII线的横断面图。
图9是本发明另一实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图10是沿图9中X-X线的横断面图。
图11是本发明另一实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图12是本发明另一实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图13是从上方看图12所示摩擦轴装置的平面图。
图14是本发明另一实施例摩擦轴装置的纵断面图。
图15是沿图14中XV-XV线的横断面图。
下面，参照附图说明15个附图中的共9个实施例。
图1表示本发明一实施例摩擦轴装置的纵断面图。在3个摩擦轴1上交错地配置着隔撑2和摩擦圆板3，沿轴向彼此张紧着。摩擦轴1例如如图3所示，相互平行地配置在正三角形的各顶点位置处。3个摩擦轴1分别可旋转地支承在基础构件4上轴向相邻的2个部位。上侧深槽球轴承5和下侧深槽球轴承6用于支承各摩擦轴1。上侧深槽球轴承5具有缓冲环7，该缓冲环7配置在上侧深槽球轴承5的外轨道8与基础构件4之间。摩擦轴1的下端部伸入中空圆筒形的盆形驱动轴9内，该驱动轴9是用深冲压法制造的。驱动轴9的盆底10有从盆底平面沿轴向向外方伸出的空心轴11，该空心轴11通过轴向相邻的2个深槽球轴承13可旋转地支承在固定于基础构件4中央的轴12上。摩擦轴1在其下端部各有1个摩擦圆板14，这些摩擦圆板14分别顶推着中空圆筒形驱动轴9的内周面。空心轴11的外周面上接合着驱动驱动轴9的扁平皮带15。
图2所示实施例与图1所示实施例主要有以下不同点。即，图2所示实施例中，各摩擦轴1还各付加有一个带齿圆板16，包围3个摩擦轴1的带齿皮带17与各带齿圆板16接触。这样，可确保3个摩擦轴1同步旋转。另外，与图1所示实施例不同点是，空心轴11是向内伸进，扁平皮带与中空圆筒形驱动轴9的外周部接合。图3表示图2所示实施例的横断面图，从图3可见，3个摩擦轴1分别配置在正三角形的三个顶点位置。
图4所示实施例与图2所示实施例主要有以下不同点。即，图4所示实施例中，摩擦圆板14不象图2实施例中那样配置在摩擦轴1的下端部，而是配置在上侧深槽球轴承5与下侧深槽球轴承6之间。图5所示横断面图清楚地表示了摩擦轴1的配置形式，从图5还可看见被横剖的基础构件4的一部分。
图6所示实施例与图2所示实施例主要有以下不同点。即，图6所示实施例中，驱动轴9不是通过固定在基础构件4上的轴可旋转地支承着，而是在空心轴11上附加有一个固定在空心轴11上的轴销18。该轴销18例如可通过图未示的扁平皮带由图未示的电动机驱动。
图7所示实施例与图4所示实施例主要有以下两个不同点。图7中仅示出了下侧深槽球轴承6。第1个不同点是，驱动轴9的空心轴11与图4所示实施例不同，不是朝轴向内侧伸进，而是朝轴向外侧伸出，扁平皮带15接合在空心轴11的外周部。第2个不同点是，不是采用摩擦圆板进行输出传递，而是设置了磁铁式联接器19。该磁铁式联接器19主要由外侧的永磁铁20和内侧的永磁铁21构成。外侧的永磁铁20固定在驱动轴9上。在同一平面内，内侧的永磁铁21在半径方向相邻地配置在各摩擦轴上。外侧及内侧的永磁铁20、21的极性朝着半径方向。两永磁铁20、21之间形成空隙22。图8所示的横断面图概略地表示了永磁铁20、21的配置形式。
图9所示实施例与图7所示实施例主要有两个不同点。第一个不同点是，磁铁式联接器19与图7的不同，它是设置在摩擦轴1的下端部。第二个不同点是，它不采用图7中用带齿圆板16和带齿皮带17把3个摩擦轴1相互连结的形状结合式联接器，而是设置了橡胶联接器23。该橡胶联接器23固定在驱动轴9上，在各摩擦轴1上设有摩擦圆板24，这些摩擦圆板24都顶推着橡胶联接器23。另外，也可以附加地设置采用带齿圆板及带齿皮带把3个摩擦轴1相互连结的形状结合式联接器。
图10中表示了具有半径方向极性的永磁铁20、21的配置形式。
图11所示实施例与图2所示实施例主要有两个不同点。第一个不同点是，驱动轴9是管状构造，该管状驱动轴9配置在3个摩擦轴1之间。摩擦轴1的摩擦圆板14顶推着管状驱动轴9的外周部。第二个不同点是，3个轴之间附加的形状结合式联接器的变形例。图11所示实施例中，3个摩擦轴1各有1个正齿轮25，这些正齿轮25分别不能转动地结合在摩擦轴1上。配置在正三角形中央的另一正齿轮26通过滑动轴承27可旋转地支承在轴12上。3个正齿轮25都与正齿轮26啮合。
图12所示实施例与图6所示实施例主要有以下不同点。即，驱动轴9同时形成为电动机28的被驱动轴。不采用图6所示实施例中那样的摩擦力结合式的输出传递，而是驱动轴9具有接合在3个摩擦轴1之间的正齿轮29，该正齿轮29与分别定在所属摩擦轴1上的正齿轮30啮合。该摩擦轴装置中，是形状结合式输出传递，省略了图6实施例中的附加同步装置。图13中表示图12所示摩擦装置的平面图。
图14所示实施例中，在基础构件31上，于正三角形的三个顶点位置处支承着可旋转的3个摩擦轴32。为了将摩擦轴32支承在基础构件31上，对每个摩擦轴设有上侧深槽球轴承33和轴向相邻的下侧深槽球轴承34，这些深槽球轴承33、34支承在基础构件31上。在上侧深槽球轴承33的外轨道35与基础构件31之间，各设有一个用于减震的缓冲环36。
摩擦轴32的下端部分别结合着小型电动机37。3个电动机共有一个定子壳体38，从图15可清楚看见，该定子壳体38具有各摩擦轴用的定子孔(Staenderbohrung)39。各定子孔39备有励磁线圈和磁极靴，它们由图15中注着标号40的圆形环象征地表示。在摩擦轴32的下端部固定着转子，该转子由极性设置在转子半径方向上的永磁铁形成，这些转子由图14、图15中注着标号41的圆形环象征地表示。这里记载的构造是用于直流机器的典型构造。电气连接部在此未表示。
为了使3个摩擦轴32同步，在各摩擦轴32上设置了正齿轮42，带齿皮带43卷绕在3个正齿轮42上。
下面说明本发明摩擦轴装置的动作形式。对于图1至图13所示实施例，其驱动机构的构造是相同的。驱动轴9被扁平皮带15或电动机28驱动，驱动轴9的旋转分别被传递到3个摩擦轴1。为了输出传递，在图示实施例中提出了若干不同的机构。图1至图5及图11所示实施例中，在各摩擦轴上固定着摩擦圆板14，该摩擦圆板14与驱动轴9的周面摩擦接触而转动。在图2至图5及图11所示实施例中，摩擦轴1被附加的同步装置同步化。图7至图10所示实施例中，设置了磁铁联接器19，这些磁铁联接器19配置在驱动轴9与各摩擦轴1之间。外侧永磁铁20与驱动轴9一起旋转，外侧永磁铁20与内侧永磁铁21之间的磁力使各摩擦轴1非接触式地连动。图1、图7至图10所示的驱动轴，其直径比做成特别有利的构造。在扁平皮带15接合的区域，驱动轴9的直径小，而在外侧永磁铁20或摩擦圆板14、24的区域，驱动轴9的直径极大。把驱动轴9做成该构造，能得到极高的周速度，该周速度传递到各摩擦轴1。也可以不采用磁铁式联接器19，而象其它实施例中记载的那样，在驱动轴9与摩擦轴1之间选择地设置摩擦结合式或形状结合式的结合部。图9所示实施例的显著特点是多设置了驱动装置。一方面，在驱动轴9与各摩擦轴1之间设置了磁铁联接器19，另一方面，固定在各摩擦轴1上的摩擦圆板24在橡胶联接器23上转动。输出传递在通常只通过磁铁联接器19进行。仅在磁铁联接器19中的一个已经不起接合作用的场合，力矩通过橡胶联接器23传递。橡胶联接器23只在该摩擦轴1重新与驱动轴9同步旋转之前起接合作用。即，这时该永磁铁20、21再次被调节，以便磁铁联接器19重新起接合作用。从该时刻起，橡胶联接器只是无负荷转动。图12所示实施例的特征如下：即，该图12所示实施例中，驱动轴9与摩擦轴1之间的输出传递是通过彼此啮合着的正齿轮29、30进行的。该构造中，省略了使3个摩擦轴1同步化的其它机构。
图14、图15所示实施例中，各摩擦轴32是被固有的电动机37驱动的。电动机37基于小的输出传递，可做成小型构造，这时由该电动机37可同时地得到极高转速。

Claims (10)

1.一种摩擦轴装置，在基础构件(4)上，于正三角形的三个顶点位置处支承着可转动的摩擦轴(1)，在该摩擦轴(1)上固定着在正三角形中心彼此重叠的摩擦圆板(3)；其特征在于，设有能以正三角形的中心为中心旋转且平行于摩擦轴(1)的驱动轴(9)，在该驱动轴(9)与各摩擦轴(1)之间，设有输出传递机构(14、19、29、30、)。
2.如权利要求1所述的摩擦轴装置，其特征在于，各摩擦轴(1)靠设在该摩擦轴(1)上的第1正齿轮(30)与设在驱动轴(9)上的第2正齿轮(29)啮合。
3.如权利要求1所述的摩擦轴装置，其特征在于，各摩擦轴(1)通过其摩擦圆板(14)沿着驱动轴(9)的周面转动。
4.如权利要求1所述的摩擦轴装置，其特征在于，驱动轴形成为中空轴(9)，摩擦轴(1)伸入该中空轴内。
5.如权利要求1所述的摩擦轴装置，其特征在于，驱动轴(9)配置在摩擦轴(1)之间。
6.如权利要求1所述的摩擦轴装置，其特征在于，磁铁式联接器(19)设在各摩擦轴(1)与驱动轴(9)之间。
7.如权利要求6所述的摩擦轴装置，其特征在于，在驱动轴(9)周围配置着第1永磁铁(21)，在各摩擦轴(1)周围配置着第2永磁铁(20)，该第2永磁铁(20)与第1永磁铁(21)在半径方向相对。
8.如权利要求1所述的摩擦轴装置，其特征在于，各摩擦轴(1)的各第2正齿轮(25)与可旋转地支承在正三角形中心的正齿轮(26)啮合。
9.如权利要求4所述的摩擦轴装置，其特征在于，将金属薄板深冲压而成的盆形中空轴(9)，在其盆底(10)的中心，设有从该盆底(10)的平面沿轴向伸出的空心轴(11)，该空心轴(11)可旋转地支承在轴(12)上，该轴(12)固定在基础构件(4)的中心。
10.一种摩擦轴装置，在基础构件(31)上，于正三角形的三个顶点位置处支承着可转动的摩擦轴(32)，在该摩擦轴(32)上固定着在正三角形中心彼此重叠的摩擦圆板(3)；其特征在于，各摩擦轴(32)由电动机(37)驱动。
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