技术领域

本发明涉及传动机构领域，特别涉及一种能调 整转动轴承内环与外环的转 动方向及速度的机构。

背景技术

一般转动机构的组成包括： 1. 接触式转动轴承含轴及转动轴承， 轴承包 含滚珠轴承、 滚柱轴承或滚针轴承等； 2. 非接触式转动轴承含轴及液压轴承、 轴及空气轴承等。 在正常操作的情况下， 接触式轴承摩损问题较常发生， 而在 非接触式轴承中由于使用较高粘性液体、 较高压气体， 故需定期更换流体、 防 漏垫片及密封件。

为了维持转动系统的刚性及精度要求， 其轴与转动轴承内面接触处需密 合， 使二者没有相对移动。 转动轴承外面也需与支撑架密合， 使二者没有相对 移动。

在有些应用上， 支撑架为固定不动的， 仅轴转动。 此种情况转动轴承内的 内环随着轴转动， 而外环不动。 另外有些应用则相反， 轴固定不动， 而支撑架 转动。 此种情况转动轴承内的外环随着支撑架转动， 而轴与内环不动。

虽然传统技术的转动机构对系统刚性与精度的 要求都可满足，然而在接触 式转动轴承的应用中， 却无法避免滚动组件的内磨损，在内磨损达到 一定程度 时必须及时更换轴承， 费时费力， 特别是在重型设备的更换时尤为明显。 在非 接触式转动轴承的应用中，对于高负荷设备必 需使用较高粘性液体或较高压气 体， 故需定期更换流体、 防漏垫片及密封件。

实用新型内容

本发明的目的在于：针对传统接触式转动轴承 中滚动组件容易出现内磨损 的问题，提供一种调整转动轴承内环与外环的 转动方向及速度的机构，使得转 动轴承内与滚动组件接触的内环和外环做方向 相反，二者线性速率与滚动组件 切线速率相等或趋近相等的转动，从而减少滚 动组件的滑动，增加滚动组件的 滚动， 减少转动轴承内的摩擦耗损； 而针对非接触式转动轴承， 使得转动轴承 的内环和外环做方向相同，二者线性速率相等 或趋近相等的转动，从而增加流 体 (可为气体或液体)层流速度， 减少流体的内剪力。

为达到上述目的， 本发明采用以下技术方案：

一种调整转动轴承内环与外环的转动方向及速 度的机构， 其特征在于： 其包括基座 103 , 贯穿基座 103 的主轴承组 100, 安装于基座 103 上且位 于主轴 组 100 四周的多个支撑转动轴 7 104, 105, 106 以及传动机构；

所述主轴 7 组 100 包括至少一个主轴 7 101 , 此主轴 7 101 包括内环 101E、 外环 101A及多个滚动组件 101D, 所述内环 101E 与轴 102 连接； 所 述主轴承组 100 安装有传动机构，使外环 101A 与内环 101E做方向相反、二 者线性速率与滚动组件 101D切线速率相等或趋近相等的转动。

其中， 所述传动机构为马达及转速传感器。

其中， 所述传动机构为传输皮带。

其中， 所述传动机构为齿轮组。

其中， 所述主轴承为滚珠轴承、 滚柱轴承或滚针轴承。

一种调整转动轴承内环与外环的转动方向及速 度的机构， 其特征在于： 其包括基座 103 , 贯穿基座 103 的主轴承组 130, 安装于基座 103 上且位 于主轴 组 130 四周的多个支撑转动轴 104, 105, 106 以及传动机构；

所述主轴 7 组 130 包括至少一个主轴 7 131 ,此主轴 7 131 包括内环 111、 外环 112 及流体 115 , 所述内环 111 与轴 102 连接；

所述主轴承组 130 安装有传动机构，使外环 112 与内环 111 做方向相同、 二者线性速率相等或趋近相等的转动。

其中， 所述传动机构为马达及转速传感器。

其中， 所述传动机构为传输皮带。

其中， 所述传动机构为齿轮组。

其中， 所述主轴承为液压轴承或空气轴承。

本发明与现有技术相比， 其有益效果如下：

本发明通过在传统的转动轴承中增设传动机构 ，使得轴承的内环和外环做 适当的转动， 在接触式轴承的应用中， 从而减少滚动组件的滑动， 增加滚动组 件的滚动， 减少轴承内的摩擦耗损， 达到延长其寿命的目的； 在非接触式轴承 的应用中， 使内环与外环中间的流体产生等向移动， 增加流体层流速度， 减少 流体内流层间的剪力， 降低对其保养的要求， 因而减少定期更换流体、 更换防 漏垫片及密封件的次数。 附图说明

图 1 为本发明所述的接触式转动轴承与齿轮组合机 构的主视图； 图 2 为本发明所述的接触式转动轴承与齿轮组合机 构的剖视图； 图 3 为本发明所述的接触式或非接触式支撑轴承的 结构示意图； 图 4 为本发明所述的接触式或非接触式支撑轴承的 结构剖面图； 图 5为本发明所述的接触式主轴承的结构示意图� �

图 6 为本发明所述的接触式主轴承的结构剖面图；

图 7 为本发明所述的实施例的接触式主轴承的结构 示意图；

图 8 为本发明所述的实施例的接触式主轴承的结构 剖面图；

图 9 为本发明所述的实施例的接触式主轴承的尺寸 示意图；

图 10为本发明所述的接触式转动轴承传动机构齿� ��组的结构示意图； 图 11 为本发明所述的接触式转动轴承传动机构齿轮 组的剖面示意图； 图 12 为本发明所述的接触式转动轴承传动机构齿轮 组的传动示意图； 图 13 为本发明所述的接触式转动轴承组件的第一滚 动示意图； 图 14 为本发明所述的接触式转动轴承组件的第二滚 动示意图； 图 15为本发明所述的接触式转动轴承组件的第三� ��动示意图；

图 16 为本发明所述的接触式转动轴承传动机构为马 达及转速传感器的 主视图；

图 17 为本发明所述的接触式转动轴承传动机构为马 达及转速传感器的 剖视图；

图 18 为本发明所述的接触式转动轴承传动机构为传 输皮带的示意图； 图 19 为本发明所述的接触式转动轴承传动机构为传 输皮带的剖面图； 图 20为本发明所述的非接触式转动轴承组件的第� ��示意图；

图 21 为本发明所述的非接触式转动轴承组件的第二 示意图；

图 22 为本发明所述的非接触式转动轴承传动机构为 齿轮组的主视图； 图 23 为本发明所述的非接触式转动轴承传动机构为 齿轮组的剖视图； 图 24 为本发明所述的非接触式转动轴承传动机构为 齿轮组的结构示意 图；

图 25为本发明所述的非接触式转动轴承传动机构� ��马达及转速传感器主 视图；

图 26 为本发明所述的非接触式转动轴承传动机构为 马达及转速传感器 剖视图；

图 27 为本发明所述的非接触式转动轴承传动机构为 传输皮带主视图； 图 28 为本发明所述的非接触式转动轴承传动机构为 传输皮带剖视图； 图 29 为本发明所述的非接触式转动轴承传动机构为 传输皮带结构示意 图。

主要组件符号说明：

100—主轴承组 (；接触式转动轴承） 100A- 外套筒

101_主轴承 (；接触式转动轴承） 101A-一外环 (接触式转动轴承）

101B—外环外面 101C-一外环凹槽

_Dl 一外环内直径 101D- —滚珠

D ₂ _滚珠直径 101E- -内环 (；接触式转动轴承:）

101F—内环内面 101G-一内环凹槽

D ₃ —内环外直径 101H- _固定架

101K 支撑架 102— -轴

103—基座 104- -第一支撑轴承

104A—轴承 104B- _垫片

104C_固定轴 105— -第二支撑轴承

105A—轴承 105B- _垫片

105C_固定轴 106— -第三支撑轴承

106A—轴承 106B- _垫片

106C_固定轴 107— -内环齿轮

107A_固定轴 1 os- -笫一传动齿轮

108A_固定轴 io^ -笫二传动齿轮

109A 固定轴 110— -外环齿轮

111一内环 (；非接触式转动轴承） 112— -外环 (非接触式转动轴承)

113 内环移动速度 114- -外环转动速度

115—流体 116- -流体转动速度

117 流体层流间的剪力 118- -马达

119一马达齿轮 120- -转速传感器 121- -内环皮带轮 122- -第一皮带轮

123- -二节转向变换轴 124- -外环皮带轮

125- -内环皮带 126 -一反向转动连接器

127- -外环皮带 128- —流体喷入口

129- -流体泄出口 130- -主轴承组 (；非接触式转动轴承)

131- -主轴承 (；非接触式转动轴承） 132- _固定架 具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体实施方式， 进一步阐述本发明。

参见图 1 和图 2, 其中图 1 为本发明所述的接触式转动轴承与齿轮组合 机构的主视图， 图 2 为其剖视图。 本发明所述的接触式转动轴承与齿轮组合 机构包括基座， 贯穿基座的主轴承组， 安装于基座上、 在主轴承组四周的多个 支撑转动轴承以及传动机构， 所述主轴承组包括至少一个转动轴承。 于接触式 转动轴承的应用中，其内包括内环、外环和多 个滚动组件。所述内环连接有轴， 主轴承组安装有传动机构。在接触式轴承的应 用中，使外环与内环做方向相反、 线性速率与滚动组件切线速率相等或趋近相等 的转动。

接触式轴承的应用中的结构， 请参见图 3 和图 4, 其中， 图 3 为本发明 所述的支撑转动承轴的结构示意图， 图 4 为其剖面图。 其中， 在基座 103 中 间开有一个孔， 使主轴承组 100 与轴 102 组合部件得以穿过此基座 103。 在 中间孔四周适当位置装入第一支撑轴承 104、第二支撑轴承 105 和第三支撑轴 承 106,用来支撑主轴承组 100,用于保证整个装置的刚性。所述支撑轴承 104、 105、 106 包括轴承 104A、 105A、 106A、 垫片 104B、 105B、 106B 和固定轴 104C、 105C、 106C。

图 5 为本发明所述的接触式主轴承的结构示意图， 图 6 为其剖面图。 其 中，主轴 组 100 可仅由一个主轴 7| 101 或多个主轴 7| 101 组成，主轴寿 101 外环外面 101B嵌入外套筒 100A, 轴 102 穿过这些主轴 101。

图 7 为本发明所述的实施例的接触式主轴承的结构 示意图， 图 8 为其剖 面图。此处以转动轴承中的滚珠轴承为例， 且此滚珠轴承的外环 101A 固定不 转动。此主轴 7 101 包括一组滚珠 (即前面所述的滚动组件） 101D 、 内环 101E 、 外环 101A及固定架 101H。 其中， 内环内面 101F 与轴 102相接， 另一面 有内环凹槽 101G 与滚珠 101D相接； 外环外面 101B 与支撑架 101K相接， 此固定支撑架 101K不转动， 另一面有外环凹槽 101C 与滚珠 101D相接。 滚 珠 101D被固定架 101H锁定位，只能沿着此内环凹槽 101G 与外环凹槽 101C 形成的轨道内作滚动或滑动运动。

参见图 9, 图 9 为本发明所述的实施例的主轴承的尺寸示意图 。此处为滚 珠直径 D ₂ 、 轴承外环凹槽 101C 内直径 Di 及轴承内环凹槽 101G外直径 D ₃ 的尺寸大小， 本领域技术人员可以根据实际需求做具体调整 ， 在此不做限定。

参见图 10、 图 11 和图 12, 图 10 为本发明所述的齿轮组的结构示意图， 图 11 为其剖面示意图， 图 12 为其传动示意图。 其中， 所述传动机构至少包 含 4 个齿轮的齿轮组， 分别为内环齿轮 107、 第一传动齿轮 108、 第二传动齿 轮 109、外环齿轮 110 。在轴 102 上嵌入主轴承内环齿轮 107, 内环齿轮 107 啮合笫一传动齿轮 108, 此笫一传动齿轮 108 啮合笫二传动齿轮 109, 最后此 笫二传动齿轮 109 啮合主轴承外环齿轮 110 。

当轴 102 以顺时针方向旋转时， 主轴承内环齿轮 107 随着轴 102 以顺时 针方向旋转。 笫一传动齿轮 108 则以反时针方向旋转。 笫二传动齿轮 109 又 回到以顺时针方向旋转， 最后主轴承外环齿轮 110 以反时针方向旋转。

参见图 7 和图 13 , 图 13 为本发明所述的组件的第一滚动示意图， 其中， 轴承外环 101A 与固定架 101K 密合， 即轴承外圏 101A静止， 其转速为 0。 主轴承内环 101E 与轴 102 密合， 即轴承内环 101E 与轴 102 转速相同。 其 滚珠在与内环凹槽 101G接触处滚动， 该处没有 (或很少)摩擦力。 然而因外环 101A 不动，故滚珠 101D 在与外环凹槽 101C接触处滑动，该处产生摩擦力。

此时滚珠 101D 线性位移也接近为 S 角位移为 θ ₂

其转动速度为

ω = θ ₂ /ί

外环角速度为 0, 故线性位移为 0;

因此滚珠 101D 与外环 101 Α之间产生滑动。

由以上的关系知：

当轴 7 外环 101A 固定， 内环 101E转动时， 滚珠 101D 与内环 101E 同 步转动。 滚珠 101D 于此处作滚动运动， 其间没有摩擦力 (或摩擦力很小）。 因 外环 101A 固定， 其转速为 0。 滚珠 101D 于此处作滑动运动， 滚珠 101D 与 外环凹槽 101C接触处产生摩擦力。

参见图 14, 图 14 为本发明所述的组件的第二滚动示意图。 当外环转动， 内环固定时， 滚珠 101D 与外环 101A 同步转动， 滚珠 101D 于此处作滚动运 动， 其间没有摩擦力 (或摩擦力很小）。 因内环 101E 固定， 其转速为 0, 滚珠 101D 于此处作滑动运动， 滚珠 101D 与内环凹槽 101G接触处产生摩擦力。

参见图 15 , 图 15 为本发明所述的组件的第三滚动示意图。 其中， 本发明 用一组齿轮与轴承内外环联结，使内环转动速 度与外环转动速度二者方向相反 而线性速率与滚动组件切线速率相等或趋近相 等。

此情况下滚珠于内外圏仅作滚动运动，因此不 产生摩擦力（或摩擦力很 小） 。

当内环 101E 角位移为 θ ₃ 度时， 其线位移为 S ₃ ;

S ₃ = (D ₃ /2) x (θ ₃ /π);

D ₃ 即其上装主轴承内环齿轮 107 节圓直径，

故 θ ₃ /π可视为齿轮的齿数；

当外环 101A其线位移也为 S ₃ , 外环 101A 角位移为 θ ₄ 度；

Dj 即其上装主轴承外环齿轮 110 节圓直径；

故 θ ₄ /π可视为齿轮的齿数；

D ₃ ： Dj = 内环齿轮齿数： 外环齿轮齿数；

即主轴承内环 槽外直径 ： 主轴承外环 槽内直径 = 内环齿轮齿数 ： 外环齿轮齿数；

依以上公式选用适当齿数齿轮，使主轴承内环 101E及外环 101A二者线 性速率与滚动组件切线速率相等或趋近相等。 联结至少四个齿轮以使主轴承内 环 101E及外环 101A转动方向相反。此种机构组合可使滚珠 101D在内环凹 槽与外环凹槽形成的轨道内滚动，而不滑动。 因此滚珠 101D 与内环凹槽 101G 及外环凹槽 101C接触处不产生摩擦力 (或摩擦力很小）。

在本发明的另一个实施例中， 其中所述传动机构为马达及转速传感器。 于 接触式轴承的应用中参见图 16 和图 17, 图 16 为本发明所述的接触式转动承 轴传动机构为马达及转速传感器的主视图， 图 17 为侧面剖视图。 其中， 马达 118 带有驱动齿轮 119 , 驱动齿轮 119 与外环齿轮 110啮合并驱动其转动， 转速传感器 120位于轴 102 边，将所侦测的轴 102 的转速及转向输入马达 118 的控制器中，驱动马达 118使外环 101A 与内环 101E做方向相反、线性速率 与滚动组件切线速率相等或趋近相等的转动。

在本发明的另一个实施例中， 其中所述传动机构为传输皮带。 于接触式轴 承的应用中参见图 18 ,图 18 为本发明所述的接触式转动承轴传动机构为传 输 皮带示意图， 图 19 为其剖面图。 其中内环 101E 外连结内环皮带轮 121 , 另 装有第一皮带轮 122 及外环皮带轮 124, 第一皮带轮 122 内嵌入二节转向变 换轴 123 , 此轴中间有反向转动连接器 126, 此连接器的功能在将轴的上下二 节以方向相反速率相等的方式旋转； 内环皮带 125 驱动第一皮带轮 122, 此时 二节转向变换轴 123 的上节与内环皮带 125 作方向相同、 速率相等的旋转； 二节转向变换轴 123 的下节则作方向相反、 速率相等的旋转， 进而驱动外环 皮带 127, 外环皮带 127驱动外环 101A, 使外环 101A 与内环 101E做方向 相反、 线性速率与滚动组件切线速率相等或趋近相等 的转动。

基于上述， 在接触式轴承的应用中， 使外环与内环做方向相反、 线性速率 与滚动组件切线速率相等或趋近相等的转动， 从而减少滚动组件的滑动，增加 滚动组件的滚动， 减少滚动轴承内的摩擦耗损， 达到延长其寿命的目的。

于非接触式转动轴承的应用中， 主轴承其内包括内环、 外环和流体。 所述 内环连接有轴， 主轴承组安装有传动机构， 使外环与内环做方向相同、 二者线 性速率相等或趋近相等的转动。

于非接触式轴承的应用中参见图 20及图 21。 图 20 为本发明所述的非接 触式转动轴承组件的第一示意图。其中，非接 触式转动轴承 131 的外环 112 外 面至少一个流体喷入口 128 外接流体， 流体在此处以高压态喷入外环与内环 的间隙中， 多余的流体经由至少一个流体泄出口 129排出， 参见图 23。 非接 触转动轴承外环 112 与固定架 132 密合， 即非接触转动轴承外环 112 静止， 其转速为 0。 依附于此面上的流体层流速度为 0。 非接触转动轴承内环 111 与 轴 102 密合， 即非接触转动轴承内环 111 与轴 102 转速相同。 依附于此面上 的流体层流速度为 V。

故流体层流间速度差大， 即流体层流间的剪力 117 大。 参见图 21 , 图 21 为本发明所述的非接触式转动轴承组件的第二 示意图。 其中， 本发明用一 组传动机构将内外环联结， 使内环转动速度 113 与外环转动速度 114 , 二者 方向相同且线性速率相等或趋近相等。 此情况下， 依附于内环 111 面上的流 体层流速度与依附于外环 112 面上的流体层流速度， 二者相等。 因而使内环 111 与外环 112 中间的流体 115 产生等向移动， 流体移动速度为 116 , 减少 流体层流间的剪力 117 。 故可减少定期更换流体、 更换防漏垫片及密封件的 次数。

在本发明的一个实施例中， 参见图 22、 图 23 和图 24, 其中， 图 22 为本 发明所述的非接触式转动轴承与齿轮组合机构 的主视图， 图 23 为其剖视图， 图 24 为其齿轮组的结构示意图。其中， 主轴承组 130 至少有一个非接触式转 动轴承 131。所述传动机构为至少包含 3 个齿轮的齿轮组， 分别为套于轴上的 内环齿轮 107、 与内环齿轮咬合的第一传动齿轮 108、 以及与外环连接的外环 齿轮 110 。 轴 102 此处示以顺时针方向转动， 第一传动齿轮 108 则以反时针 方向转动。 外环齿轮 110 又回到顺时针方向转动， 使用相同尺寸及齿数的内 环齿轮 107 与外环齿轮 110 , 主轴承的内环通过传动机构带动外环做与内环 方向相同、 二者线性速率相等或趋近相等的转动。

在本发明的另一个实施例中， 于非接触式轴承的应用中参见图 25 和图 26, 图 25 为本发明所述的非接触式转动承轴传动机构为 马达及转速传感器的 主视图， 图 26 为其剖视图。 马达 118 带有驱动齿轮 119 , 驱动齿轮 119 与 外环齿轮 110 啮合并驱动其转动， 转速传感器 120位于轴 102 边， 将所侦测 的轴 102 转速以及转向输入马达 118 控制器中，驱动马达 118使外环 112 与 内环 111 做方向相同、 二者线性速率相等或趋近相等的转动。

在本发明的另一个实施例中， 于非接触式轴承的应用中参见图 27 和图 28, 图 27 为本发明所述的非接触式转动承轴传动机构为 传输皮带主视图， 图 28 为其侧面剖视图， 图 29 为其传输皮带结构示意图。 其中， 内环 111 外连 结内环皮带轮 121 , 另装有第一皮带轮 122 及外环皮带轮 124, 内环皮带 125 驱动第一皮带轮 122, 此第一皮带轮 122 驱动外环皮带 127, 使外环 112 与 内环 111 做方向相同、 二者线性速率相等或趋近相等的转动

以上所述者，仅为本创作的一个较佳可行的实 施例而已， 非因此就限制了 本创作之权利保护范围， 凡是运用本创作说明书及图式内容所为之等效 变化， 均包含于本创作之权利保护范围内。