一种传动组件、传动机构、传动装置和动力传输设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械传动领域，具体而言，涉及将电动机、发动机等旋转动力源的动力和旋转运动传递给车辆、船舶等需要动力和运动输入的设备。
【背景技术】
[0002]在车辆、船舶等动力系统中，存在对高效动力和传动系统的需求，特别是，例如纯电动车辆，310KW的电机驱动的情况下，一次充电只能行驶400多公里，而且随着车辆的使用时间增长，续航能力还会进一步下降。因此，当动力输入一定的情况下，如何提升传动系统的性能以降低能耗、提高续航能力成为本领域亟待解决的问题。
[0003]根据阿基米德螺线的力学特性，圆柱螺线螺杆传动时输入较小的扭矩可产生较大的直线推力。因此如果能够将螺杆应用在车辆的传动系统中将会对传动系统的动力输出产生积极的影响。
[0004]然而，虽然目前螺杆在机械传动领域被广泛应用，但是这种传动形式也存在一些应用的限制:1、采用滑块与螺线配合传动，传动效率低，易磨损，不易高速传动，而且螺线通常因受到加工手段的限制，加工精度普遍较低，螺线表面光洁度低，摩擦系数大，同样造成传动效率低，因此通常认为往复螺杆不可能用在诸如车辆的高速、高可靠性要求的传动系统中；2、由于螺杆自身自锁特性，螺杆只能在有旋转动力输入时传动，当动力源消失，螺杆自锁，因此通常认为，往复螺杆只能用于特定的需要自锁的作业场所，例如提升机械，而不能用于例如车辆、船舶等需要在动力源暂时消失时还能继续传动的传动系统。
【发明内容】
[0005]基于现有技术存在的技术问题，本发明克服技术偏见，提出一种传动组件，能够克服往复螺杆传动效率低的缺陷；进一步地，提出一种传动机构，能够自动解除自锁，使这种传动机构能够应用于车辆、船舶的传动系统，并且能够大幅度降低能耗。
[0006]具体地，本发明提供一种传动组件，包括传动轴、往复移动件和滑道，
[0007]所述传动轴侧表面对称设有一条左旋圆柱螺线槽和一条右旋圆柱螺线槽，两条螺线槽首尾相接形成圆滑过渡的闭合回路，
[0008]往复移动件安装在与传动轴轴线平行设置的滑道上并与传动轴上的螺线槽接合，从而所述往复移动件随传动轴旋转而沿螺线槽行进并沿滑道往复移动；
[0009]所述往复移动件包括滚动柱，所述滚动柱的轴线与传动轴的轴线保持垂直，所述滚动柱侧面与所述螺线槽的侧壁滚动接合；
[0010]述螺线槽的所述侧壁粗糙度Ra小于1.0 μ m。
[0011]基于这一技术方案，往复移动件与传动轴之间由以往的滑动摩擦变为滚动摩擦，并且通过对螺线槽侧壁的表面粗糙度进行控制，使表面粗糙度降低到足够的水平。通过从这两个方面降低摩擦损耗，本发明的传动组件的摩擦损耗得到显著的提高，从而使该传动组件的应用领域出现了更多扩展的可能性。
[0012]优选地，所述左旋螺线槽和所述右旋螺线槽在所述传动轴的轴向中间位置相互交叉，形成交叉区域；所述滚动柱包括至少两条主滚动柱和至少一条辅助滚动柱，所述辅助滚动柱夹设在两条主滚动柱之间，所述两条主滚动柱和一条辅助滚动柱沿其行进方向并排设置，以确保往复移动件正确通过交叉区域。
[0013]基于这一技术方案，往复移动件沿行进方向设置三条滚动柱，从而在经过交叉区域时，相互之间形成对行进方向的良好约束，能够避免移动件在交叉区域位置偶然进入非预期方向的螺线槽，防止在往复移动件经过所述交叉区域时偏离行进方向。
[0014]优选地，所述往复移动件包括用于保持所述滚动柱的转芯；所述主滚动柱和辅助滚动柱沿各自轴向包括轴承安装段和螺线槽壁接合段，所述主滚动柱的轴承安装段用于借助轴承将所述主滚动柱安装于往复移动件的转芯，所述辅助滚动柱的轴承安装段用于借助于轴承将所述辅助滚动柱夹持于所述主滚动柱之间并随之转动，所述螺线槽壁接合段适于与螺线槽的侧壁形状配合。
[0015]基于这一技术方案，主滚动柱和辅助滚动柱借助于轴承安装段能够适当地得到保持、顺滑转动，并能够可靠地接收和传递动力；主滚动柱和辅助滚动柱的螺线槽壁接合段能够使主滚动柱和辅助滚动柱在螺线槽中滚动行进时与螺线槽侧壁良好形状配合，不会发生过度挤压，提高滚动柱的通过性。
[0016]优选地，所述主滚动柱和所述辅助滚动柱的所述螺线槽壁接合段包括相邻的第一梯形接合段和第二梯形接合段，所述第一梯形接合段的锥度小于第二梯形接合段的锥度，第二梯形接合段靠近所述主滚动柱或辅助滚动柱的底端。
[0017]基于这一技术方案，将螺线槽的横截面设计为梯形，并且将滚动柱的螺线槽壁接合段形状设计接合形状设计为两个梯形接合段的组合，能够更大程度上在转向过程中提升主滚动柱的通过性，防止与螺线槽侧壁的过度挤压，降低系统动力损耗。
[0018]优选地，所述辅助滚动柱还包括位于轴承安装段上方的自由段。
[0019]基于这一技术方案，由于辅助滚动柱自由安装，减少滚动柱安装时不必要的约束，使装配更容易，同时也降低系统动力损耗。
[0020]优选地，所述传动轴一体成型。
[0021]基于这一技术方案，由于实现本发明的关键工艺要求是螺线槽的侧壁表面光洁度达到预定的水平，因此在工艺效果足够的情况下，所述传动轴可以借助于任何制造手段使表面光洁度达到预定的水平。
[0022]优选地，所述传动轴包括轴心和轴套，所述轴心的中段上一体成型有一个凸块，所述轴套包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分分别从轴心的两端套装并固定在轴心上，所述凸块的侧壁与所述轴套的第一部分和第二部分的侧壁相互对应，共同限定出所述圆柱梯形螺线槽。
[0023]基于这一技术方案，由于目前一体成型方式达到螺线槽表面精度的技术手段将带来制造成本高的缺点，因此更优选地选择轴心和轴套分开制造的方式，减少制造成本、提高加工效率；分体式制造时，由于不存在左旋右旋螺纹的相互干涉，螺线槽侧壁可由螺纹磨床磨削加工，保证了圆柱梯形螺线受力面的精度和光洁度，减小滚动柱与圆柱梯形螺线槽侧壁之间摩擦力，提高传动效率。
[0024]优选地，所述轴心和所述轴套分别通过挤压成型。
[0025]基于这一技术方案，传动轴采用挤压成型的方式制造，成本更低、加工效率更高。
[0026]优选地，所述往复移动件还包括滑动架，所述滑动架套在滑道上带动往复移动件沿滑道滑动，所述转芯可转动地容纳在所述滑动架中。
[0027]基于这一技术方案，滚动柱被适当地保持在转芯中，并且转芯可以根据滚动柱的行进方向在滑动架内转动相应角度，同时借助于滑动架能够使所述移动件沿滑道往复移动，确保传动轴的旋转转化为滑动架的往复移动。
[0028]优选地，所述滑动架由相互配合的上滑动架和下滑动架组装构成，所述上滑动架包括一个上下贯通的椭圆通孔，所述椭圆通孔的长轴沿滑道轴线方向设置，所述转芯横截面为圆形，所述转芯与所述滑动架的通孔间隙配合。
[0029]基于这一技术方案，当移动件在螺线槽中经历转向时，滑动架的椭圆孔允许转芯在滑道轴线方向略微偏移，以增强移动件在螺线槽中的通过性，从而即使螺线槽的尺寸略有偏差也不至于将移动件卡死，从而提高系统容差和工作可靠性。
[0030]优选地，在所述滑动架和所述转芯之间设置平衡保持件和缓冲件，所述平衡保持件用于使所述转芯的纵向轴线与所述滑动架的椭圆孔的纵向轴线保持平行，所述缓冲件消除所述转芯与所述滑动架之间的换向冲击。
[0031]基于这一技术方案，移动件在螺线槽中行进时能够始终保持垂直，并且在移动件换向时滑动架与转芯之间的冲击能够得到有效地消除，换向更为平稳顺滑。
[0032]优选地，所述平衡保持件为设置在所述滑动架和所述转芯之间的两条平衡轴，所述平衡轴一端插入在所述转芯侧壁形成的孔中，另一端插入在所述滑动架侧壁形成的腰形孔中。所述缓冲件为设置在所述转芯和所述滑动架之间的顶珠弹簧和顶珠，所述顶珠弹簧一端抵靠顶珠并将顶珠保持在转芯周向上的环形槽中，另一端抵靠所述滑动架。
[0033]基于这一技术方案，平衡保持件和缓冲件采用优选的方式得以制造，制造工艺和装配工艺相对简单、平衡和缓冲效果良好。
[0034]所述滑动架与所述滑道之间设置直线轴承。
[0035]基于这一技术方案，滑动架、直线轴承和滑道之间的装配更容易实现，降低制造和装配成本，提高装配效率。
[0036]优选地，所述主滚动柱的轴承安装段设置有6组轴承；所述辅助滚动柱的轴承安装段设置有2组轴承。
[0037]基于这一技术方案，6组轴承使主滚动柱能够更可靠地传递动力，提高系统可靠性；辅助滚动柱仅负责移动件的通过性，不参与传递动力，仅设置2组轴承即可保证传动效果也不会额外增加制造成本。
[0038]本发明还公开了一种传动机构，其特征在于，包括前文所述的传动组件，还包括齿轮传动与解锁机构、连杆和曲轴，其中，连杆的一端与所述传动组件的滑动架枢转连接，另一端与曲轴的输入轴枢转连接；所述齿轮传动与解锁机构的主动齿轮安装在所