且具有高输出输入比的齿轮箱将具有较大尺寸。 对于这种齿轮箱， 如果要改变输出输入比， 通常需要更换整个传动系。这种齿轮箱易受磨损。与蜗杆传动的齿轮箱不同， 依靠锥齿轮 之类齿轮的齿轮箱不是自锁定的， 因此向输出端施加力可以在输入端引起旋转。 发明内容 根据本发明， 提供了一种齿轮箱， 其包括 ：
致动器 ；
导螺杆， 所述导螺杆被布置成由所述致动器使所述导螺杆围绕所述导螺杆的轴线 旋转 ；
齿条螺母， 所述齿条螺母螺纹与导螺杆螺纹配合， 并且被布置成使得导螺杆的旋 转纵向地相对于所述导螺杆驱动所述齿条螺母 ；
带齿部分， 所述带齿部分与齿条螺母是一体的或相联接的， 以随着齿条螺母纵向 移动 ；
轴； 和
齿轮， 所述齿轮与轴一体的或相联接的， 并且被布置为使得齿轮的旋转引起轴的 旋转，
其中， 所述带齿部分被布置为与所述齿轮啮合， 使得所述带齿部分的纵向移动引 起所述齿轮的旋转。
采用根据本发明的齿轮箱时， 导螺杆的旋转导致与导螺杆啮合的带齿部分纵向移 动， 并引起轴的旋转。这样， 该齿轮箱的比例性 ( 即输入致动和输出之间的关系 ) 不像常规 齿轮箱 ( 例如具有蜗杆传动装置或多个齿轮的齿轮箱 ) 那样限制齿轮箱的尺寸。
对于通过旋转大致线性地移动与其啮合的驱动齿条螺母从而对轴的进行驱动导 螺杆来说， 由于导螺杆与驱动齿条螺母的啮合构造防止了在导螺杆不旋转的情况下驱动齿 条螺母的移动， 因此通过使用该导螺杆提供了一种自锁定齿轮箱。
可以将导螺杆、 齿条螺母、 带齿部分和齿轮设置在壳体内。
致动器可以是马达 ( 例如电动机 )， 或者可以是某些其他形式的驱动装置， 其可包 括手动驱动装置， 例如， 通过手动旋转手柄以旋转导螺杆。 虽然可以使用单个致动器来旋转 导螺杆， 但应当理解， 也可以使用多个致动器， 例如多个电机。
驱动齿条螺母可包括与其一体的带螺纹部分， 例如， 与导螺杆的螺纹啮合的内螺 纹孔。 或者， 驱动齿条螺母可包括带螺纹的插入物， 其与导螺杆的螺纹啮合并使驱动齿条螺 母产生大致线性的运动。
带齿部分可以连接到驱动齿条螺母或与驱动齿条螺母是一体的。 当带齿部分连接 到驱动齿条螺母时， 可以有助于组装齿轮箱。此外， 例如， 通过在驱动齿条螺母和带齿部分 之间加入弹簧， 可以使带齿部分优选地相对于驱动齿条螺母可弹性地偏置。这样可以将带 齿部分偏置成与和轴相关联的齿轮啮合或脱离啮合。 这样可以有助于确保带齿部分与齿轮 在正常操作期间可靠啮合， 以使磨损和 / 或振动最小化。
优选的是， 驱动齿条螺母和 / 或带齿部分被保持为允许在大致平行于导螺杆轴线 的方向上大致纵向地运动， 但防止它们相对于导螺杆扭转， 例如， 防止它们在导螺杆围绕轴 线旋转时围绕导螺杆的轴线旋转。当设置有壳体时， 这可以通过邻接驱动齿条螺母和 / 或
带齿部分的表面 ( 例如壳体的内表面 ) 实现， 或者可以通过提供杆或管来实现， 所述杆或管 与驱动齿条螺母和 / 或带齿部分的所需运动方向大致对齐， 并且被接纳到驱动齿条螺母和 / 或带齿部分的凹陷部内。例如， 驱动齿条螺母和 / 或带齿部分可包括接纳管或杆的通孔。
轴可以是齿轮箱的最终输出轴， 或者可以连接到另一个输出轴。 在这种情况下， 该 轴可以直接连接到输出轴， 例如， 通过将输出轴作为延伸连接到该轴， 或者可以通过合适的 传动装置连接， 例如使用包括一系列齿轮的传动系。 当设置有这样的另一个传动装置时， 这 样可以在该轴的旋转和传动轴的旋转之间引入另一个比例关系。
齿轮箱可包括蓄能装置， 该蓄能装置被布置用于在轴的至少一部分旋转过程中储 存能量， 以便在轴的另一部分旋转过程中释放能量。蓄能装置可以具有弹簧的形式。例如， 蓄能装置可以在轴在一个方向旋转时储存能量， 并在轴在相反方向旋转时释放能量， 以有 助于轴在相反方向上旋转。 作为另外一种选择或除此之外， 还可以提供能量转化装置， 以储 存或转化轴旋转产生的能量， 以供外部使用。这种转化装置的一个实例是发电机， 它通过 轴的旋转而旋转， 并由此产生可用来辅助齿轮箱的传动或用于齿轮箱外部的其他用途的电 能。
本发明的齿轮箱允许从蓄能装置输入添加的能量， 以有助于驱动。 具体地讲， 通过 在带齿部分或驱动齿条螺母和 / 或齿轮和 / 或轴上施加力 / 运动， 可以减少为了驱动导螺 杆以使驱动齿条螺母沿导螺杆移动以及旋转齿轮和轴而必须施加的力的量。 这与蜗杆传动 装置不同， 在蜗杆传动装置中， 在蜗轮上施加力不会有助于传动装置的工作， 实际上通常会 导致在蜗杆和蜗轮之间施加力， 所施加的力需要被克服以操作蜗杆传动装置， 因而会增加 操作蜗杆传动装置所需要的力的量。 虽然其他齿轮箱装置可能能够利用添加的能量来帮助 传动输出， 但这些齿轮箱装置通常不是自锁定的。 因此， 优选齿轮箱的优点是其既能够自锁 定， 又能够利用添加的传动或能量。
可以提供第二或另一致动器、 导螺杆、 驱动齿条螺母、 带齿部分和 / 或与轴相关的 齿轮， 以允许对轴进行额外的驱动。在这种情况下， 添加的致动器、 导螺杆、 驱动齿条螺母、 带齿部分和 / 或齿轮可以与所述致动器、 导螺杆、 驱动齿条螺母、 带齿部分和 / 或齿轮相同 或不同。根据本发明的多个齿轮箱可以连接到一起， 以形成集合体。在这种情况下， 齿轮箱 可以相同或不同， 例如， 具有不同输出性质和 / 或内部部件。
根据本发明的齿轮箱可具有一个或多个传感器， 以检测齿轮箱的工作参数。齿轮 箱也可包括用于控制齿轮箱的运作的处理器装置， 处理器可以使用来自传感器 ( 如有 ) 的 数据， 以有助于控制齿轮箱。当齿轮箱是集合体和 / 或网络的一部分时， 可以将数据发送至 集合体和 / 或网络的其他齿轮箱或其他装置， 和 / 或从其他齿轮箱或其他装置接收数据。
齿轮箱壳体可以是一体式壳体， 但优选地壳体包括可连接到一起的多个部件。在 这种情况下， 优选的是， 壳体的一个或多个部件可替换成具有不同性质 ( 例如不同尺寸 ) 的 其他部件。这样可以根据将要容纳在齿轮箱内的部件的尺寸改变壳体的总尺寸。 附图说明
现在将以举例方式仅结合附图描述本发明的实施例， 在附图中 ：
图 1 绘示出了齿轮箱的第一实施例的平面图 ；
图 2 绘示出了图 1 的齿轮箱的侧视图 ；图 3 绘示出了轴对轴双齿轮箱的平面图 ； 图 4 绘示出了背对背双齿轮箱的平面图 ； 图 5A 绘示出了齿轮箱的第二实施例的平面图 ； 图 5B 绘示出了图 5A 的齿轮箱的侧视图 ； 图 6 绘示出了双齿轮箱的平面图 ； 图 7 绘示出了具有至少一个联合输出装置的齿轮箱的平面图 ； 图 8 绘示出了具有带两个输出轴的联合输出装置的双齿轮箱的平面图 ； 图 9 绘示出了具有单个输出装置的双齿轮箱的平面图 ； 图 10 绘示出了具有两个致动器的齿轮箱的侧视图 ； 图 11 绘示出了双齿轮箱的主视图 ； 图 12 绘示出了具有延伸装置的齿轮箱的侧视图 ； 图 13 绘示出了具有连接装置的双齿轮箱的平面图 ； 图 14 绘示出了安装管的能量装置的侧视图 ； 图 15 绘示出了传动系装置能量装置的侧视图 ； 图 16 示出了具有能量装置的传动齿轮装置的侧视图 ； 图 17 示出了具有能量装置的齿轮装置的侧视图 ； 图 18 示出了具有能量装置的壳体的侧视图 ； 图 19 示出了具有磨损的调节和最小化的装置的内部齿轮箱管能量装置的侧视图； 图 20 示出了致动装置储存和释放能量的可扩展性的侧视图， 其以磨损调节和最 小化装置为特征 ；
图 21 示出了具有能量和快速释放装置的齿轮箱的侧视图 ；
具体实施方式
在以下描述中， 除非另外说明或由上下文显而易见， 对所连接的部件的任何引用 应当理解为涵盖永久性连接 ( 例如， 通过焊接或通过使用结合剂或粘合剂连接 ) 和可移除 连接 ( 例如， 使用诸如摩擦件、 螺栓、 螺钉之类的机械连接 )。 此外， 除非由上下文显而易见， 永久性连接可包括一体地形成的部件。
在下文中， 当提到轴承时， 轴承可以是可包括滚柱轴承、 滚珠轴承、 滑动轴承或滚 针轴承的任何合适的轴承。用于任何部件的轴承可以相同， 或者可以具有不同尺寸和 / 或 类型。
图 1 和 2 示出了具有壳体 2 的齿轮箱 1。壳体 2 可以是一体式壳体， 或者可包括多 个部分， 所述多个部分可以被连接和 / 或密封， 例如， 使用粘合剂、 结合剂、 通过焊接和 / 或 使用机械固定方式连接和 / 或密封。
齿轮箱壳体 2 可具有一个或多个部分， 例如三个部分。当壳体 2 包括多个部分时， 这些部分可以以倒置形状、 锥形和唇缘构件为特征， 以使得当这些部分被布置在一起时， 通 过形状、 轮廓、 唇缘或锥形的互锁实现有效连接。
齿轮箱壳体 2 可以具有防磁和 / 或隔热能力， 既为了保护齿轮箱的内部部件， 也为 了将对外部环境的任何热和 / 或电磁的影响最小化。齿轮箱壳体 2 也可包括结构构件， 该结构构件防爆和 / 或耐高压并充分密封， 以使其本质上是安全的。
齿轮箱可以充满用于具体用途和要求 ( 例如提供防火保护 ) 的合适的惰性气体、 伪惰性气体或它们的混合物， 并且可包括耐火或阻燃材料、 防弹或防高速射弹装甲、 或装甲 层。
应当理解， 齿轮箱 1 可以设置成没有专用壳体， 例如， 壳体是另一个装置的一部 分， 而在该装置中设置了齿轮箱 1。 在这种情况下， 其他装置可以提供任何特征， 以允许齿轮 箱的部件发挥所需功能。
所示齿轮箱 1 包括致动器 6、 导螺杆 8、 驱动齿条螺母 9、 带齿部分 12、 齿轮 13 和输 出轴 5。
致动元件包括至少一个齿轮 13， 齿轮 13 连接到轴 5 或与轴 5 是一体的。齿轮 13 的特征是可以具有至少一个与其是一体的齿轮齿表面。当齿轮 13 旋转时， 轴 5 将旋转。
当齿轮 13 与轴 5 是一体的时， 齿轮 13 可以刻到轴 5 上。当齿轮 13 连接到轴 5 时， 齿轮 13 可以以任何合适方式固定到轴 5。
轴 5 可以在至少一个轴承 14 上安装到壳体 2 内。轴承 14 可以位于轴 5 两侧。在 这种情况下， 轴 5 也可以形成齿轮箱的输出装置。输出装置也可以包括可拆卸地或永久性 地连接到轴 5 的另一个轴部分。 当轴 5 和 / 或其他输出装置从齿轮箱延伸时， 优选地包括密封件， 以允许轴 5 和 / 或其他输出装置旋转， 同时避免了污染物进入或离开齿轮箱的风险。 例如， 提供了端盖 4， 使 轴 5 和 / 或其他输出装置延伸穿过端盖 4， 端盖包括用于接纳 O 形环或星形圈之类密封件 3 的凹槽， 或包括唇密封之类的一体化密封件。
致动器 6 在该实例中为马达， 例如， 电动机。应当理解， 可以使用多个致动器 ( 例 如， 多个马达 )， 并且可以使用其他致动器， 例如， 手柄之类的手动致动器、 发动机等。 致动器 连接到导螺杆 8。这种连接可以通过可连接到导螺杆 8 和 / 或致动器 6 的联接器实现。
致动器 6 可以用缓冲装置保持， 以使得最大化地抵抗施加到齿轮箱上的冲击和振 动载荷。该缓冲装置可包括至少一层合适的材料、 密封的流体卡圈和 / 或机械弹簧装置。
导螺杆 8 用至少一个轴承 ( 优选地两个轴承 7、 10) 保持。这些轴承安装在壳体 2 内。图中所示轴承位于导螺杆 8 两侧。该轴承允许牢固地保持导螺杆 8， 同时允许其低摩擦 旋转。可以通过轴承 7、 10 在导螺杆 8 和齿轮箱壳体 2 之间传递力。
驱动齿条螺母 9 具有带螺纹部分， 带螺纹部分可以与驱动齿条螺母 9 一体地形成， 或者可以作为单独的带螺纹部分提供， 例如， 作为带螺纹的插入物提供。 带螺纹部分与导螺 杆 8 上的螺纹啮合， 使得导螺杆 8 的旋转引起驱动齿条螺母 9 的纵向移动。
驱动齿条螺母 9 连接到带齿部分 12。带齿部分 12 与齿轮 13 啮合。因此， 致动器 6 的旋转导致导螺杆 8 的旋转， 进而引起驱动齿条螺母 9 的纵向移动和带齿部分 12 的相应 移动。带齿部分 12 的移动引起齿轮 13 的旋转。齿轮 13 的旋转引起轴 5 的旋转。
齿轮箱壳体 2 可以将齿轮箱 1 分成至少一个 ( 典型地两个 ) 内部腔室 17。这些腔 室 17 可以容纳齿轮箱 1 的不同部件， 例如， 一个腔室 17 可以容纳致动器 6， 另一个腔室则容 纳导螺杆 8 和驱动齿条螺母 9。
驱动齿条螺母 9 和带齿部分 12 容纳在齿轮箱壳体 2 内， 以便纵向滑动。齿轮箱壳 体 2 的一部分可以接触驱动齿条螺母 9 和 / 或带齿部分 12， 以有助于使驱动齿条 9 和带齿
部分 12 相对于导螺杆 8 的轴线保持正确居中， 使得带齿部分 12 与齿轮 13 可操作地相连。 壳体 2、 驱动齿条螺母 9 和 / 或带齿部分 12 可包括低摩擦或有润滑的表面， 以确保接触导致 最小的摩擦， 同时防止驱动齿条螺母 9 和带齿部分 12 围绕导螺杆 8 的轴线旋转。这在本文 中称为滑动腔室系留方法， 并且可以在任何齿轮箱和本发明的任何实施例中使用。
应当理解， 所述装置是自锁的。具体地讲， 如果在输出轴 5 上施加旋转力， 则会导 致通过齿轮 13 与带齿部分 12 的啮合在驱动齿条螺母 9 上施加纵向力。然而， 由于驱动齿 条螺母 9 与导螺杆 8 螺纹连接， 驱动齿条螺母 9 无法纵向移动。驱动齿条螺母 9 的纵向移 动只能通过导螺杆 8 的旋转实现。因此， 在不存在引起导螺杆 8 的旋转的任何传动的情况 下， 即使存在施加到输出上的旋转力， 驱动齿条螺母 9 也不能移动， 因此轴 5 或齿轮箱的其 他部件将不会移动。
在图 1 和 2 所示实例中， 提供了可选的管或杆 15。带齿部分 12 可以安装在管或杆 15 上， 以引导带齿部分 12 的移动。管或杆 15 可以容纳在齿轮箱壳体 2 内。为了有助于带 齿部分 12 沿管或杆 15 自由移动， 管或杆 15 和 / 或带齿部分 12 可包括低摩擦或有润滑的 表面， 例如， 管或杆 15 被抛光， 和 / 或带齿部分 12 可包括位于带齿部分 12 和管或杆 15 之 间的轴承 16。这样有助于带齿部分 12 可滑动地移动， 使得在管或杆 15 上的摩擦最小。
管或杆 15 可以有助于或单独实现带齿部分 12 和齿轮 13 之间的啮合关系， 以及驱 动齿条螺母 9 和带齿部分 12 与导螺杆 8 之间的所希望的关系。管或杆 15 允许带齿部分 12 可滑动地纵向移动， 同时将带齿部分 12 保持在正确的几何位置， 并使其与齿轮 13 保持接触 关系， 以将力和运动传递到齿轮 13。管或杆 15 和带齿部分 12 之间的这种关系可以预先设 定， 以产生正确的接触压力， 和 / 或可以连续地优化， 以便在带齿部分 12 和齿轮 13 之间实 现所需的接触压力。
管或杆 15 与带齿部分 12( 进而与驱动齿条螺母 9) 的相互作用也可以抑制二者围 绕导螺杆 8 的旋转， 并且就其啮合构造而言， 可以在驱动齿条螺母 9 和导螺杆 8 之间建立和 / 或保持正确的接触压力。
齿轮箱壳体 2 和导螺杆 8 在所示实例中的关系提供了带齿部分 12 和齿轮 13 之间 的直接关联。通过改变齿轮箱壳体 2、 致动器 6、 导螺杆或齿轮箱的其他部件的几何形状， 可 以改变带齿部分 12 和齿轮 13 之间的压力。
以上引用的相互作用中的至少一种确保可以由驱动齿条螺母 9 将力和运动经带 齿部分 12 传递到齿轮 13。
齿轮箱壳体 2 具有至少一个部分， 而典型地， 壳体 2 具有至少三个部分， 其中包括 至少一个左部、 一个右部和一个中部。用于不同应用的齿轮箱 1 之间的主要区别是齿轮的 宽度和致动器的数量。例如， 通常， 力越大， 齿轮 13 越宽， 致动器 6 越多。因此， 齿轮箱壳体 2 可以被构造成使力较大的齿轮箱和力较小的齿轮箱之间的唯一区别是齿轮的宽度， 因而 也是壳体 2 的中部的宽度。
当齿轮箱壳体 2 包括多个腔室 17 时， 这些腔室可以在单个部分或多个部分内形 成， 并且可以根据需要用另外的部件限定。 还可以提供另外的部分， 这些部分可以与齿轮箱 腔室无关。可以提供内部边带以形成腔室 17。
齿轮箱 1 可包括电子或计算机控制或监视装置， 该装置可以使用硬件、 固件、 软件 或它们的组合实现。齿轮箱 1 可通过有线或无线通信方式与其他齿轮箱或其他部件 ( 例如服务器或计算机 ) 通信， 并且可以利用这种通信交换包括新程序和 / 或其他软件更新在内 的数据。
齿轮箱 1 可包括合适的电气装置 18， 例如， 传感装置、 电气连接、 电子电路、 接线 器、 可编程或不可编程的电路板、 微芯片和 / 或其他部件或组合能力。
在提供了传感装置的情况下， 传感装置可包括传感器或传感器阵列， 用来感测扭 矩、 功耗之类参数和 / 或电气特性。传感器还可能包括润滑传感器， 用于使得齿轮箱 1 可以 将润滑油转移到所需位置。
齿轮箱壳体 2 可装入可视数据屏和 LED 或其他发光部件或组件， 以显示有关齿轮 箱 1 的信息。
电子控制器和 / 或传感装置允许在网络内设置多个齿轮箱和 / 或其他装置， 并允 许一起有效地操作这些装置。
根据本发明的实施例的多个齿轮箱可以有利地连接到一起， 以形成集合体。在最 简单的构造中， 可以将两个类似的齿轮箱连接到一起， 但也可以根据需要将任何数量和类 型的齿轮箱连接到一起。
当处于网络中时， 齿轮箱能够为其他齿轮箱、 装置、 计算机装置、 电子装置和 / 或 电气人际交互装置或与这些装置处理、 交换和 / 或存储程序和数据。 齿轮箱可具有唯一的计算机可读地址、 名称和 / 或其他唯一的标识符， 这些地址、 名称和 / 或标识符不仅可用来辨识齿轮箱的能力， 而且可以用来鉴定和验证齿轮箱。
齿轮箱可具有计算机可读数据存储装置， 该装置可存储信息， 例如， 齿轮箱的能 力、 齿轮箱的最后维修和 / 或检查时间、 齿轮箱的制造时间和认为相关的任何和 / 或全部其 他参数和 / 或程序。
齿轮箱能够将与齿轮箱或其操作有关的信息发送到其他齿轮箱或其他装置 ( 例 如计算机 )， 例如， 以允许其他齿轮箱或其他装置确定应如何操作或确定齿轮箱本身应如何 操作。齿轮箱还能够例如从齿轮箱的传感器或外部源 ( 例如其他齿轮箱或计算机之类其他 装置 ) 接收信息， 以基于该信息控制齿轮箱的操作。
齿轮箱能够根据至少一种已安装的程序评估其被要求完成的操作， 并且根据任何 参数、 它们的位置、 至少一个操作、 至少一个主体和 / 或其它它们正在对其发生作用和 / 或 相互作用和 / 或相关联的事物， 比较和 / 或修改它们的操作， 所述任何参数与至少一个网络 相关联， 并且它们被保持在所述至少一个网络内和 / 或连接至所述至少一个网络。
齿轮箱能够发送和接收错误报文， 从而能够在编程的参数和 / 或机械系统已经被 溢出、 制定、 实现或未实现时发送和接收数据。
齿轮箱能够发送和接收有关警告和 / 或报警的数据， 齿轮箱可以发送有关温度和 / 或空气质量的数据和 / 或接收信息， 并依据各自的位置或提供人和 / 或机器可读的警告。 就人机交互而言， 该警告将为例如声音和 / 或视觉警告。
任何齿轮箱或其他相连的装置 ( 例如计算机 ) 可被布置用于负责网络和作为中央 数据处理、 发送和接收通信节点， 或者负责子网络和作为该子网络的中央数据处理、 发送和 接收通信节点。
如果任何参数和 / 或机械系统已经被溢出、 制定、 实现或未实现， 则除非使用超驰 键， 齿轮箱可以限制使用。
图 3 示出了将两个根据本发明第一实施例的齿轮箱 1 彼此相连的集合体。在这种 情况下， 齿轮箱 1 通过轴 5 和 / 或其他输出装置相连， 以形成集合体输出装置 20。每个齿 轮箱可以独立工作， 但通常齿轮箱一起工作。齿轮箱可以共用同一壳体 2， 或者可以具有单 独的壳体 2。即使这些齿轮箱 1 的各自的内部部件 ( 例如传动系、 致动元件、 和 / 或输出装 置 ) 以及运动和力的输入与输出不同， 甚至这些齿轮箱 1 是不同的， 这些齿轮箱 1 也可以一 起协调工作。这是其他已知齿轮箱无法匹敌的优点。
每个齿轮箱 1 可具有不同的输出装置， 不但在力和运动方面不同， 而且在尺寸和 形状方面不同。齿轮箱 1 可以以关于输出装置 5 以轴向对齐的方式彼此连接到一起 ( 如图 3 所示 )， 或者可以以非轴向对齐方式或彼此成角度地相连。
如所有齿轮箱一样， 输出装置 20 的特征在于， 可以沿其长度在任何位置具有不同 形状和 / 或构造。例如， 输出装置可以是六边形或椭圆形的。输出装置也可以带有用于在 设备之间耦合数据和 / 或电力的电气装置 18。 这种电气连接也可以用来确认齿轮箱连接到 一起。
图 4 示出了不同的集合体配置。该集合体可以具有与图 3 的集合体完全相同的功 能、 特征和能力， 但在该配置中， 齿轮箱 1 背对背设置， 使得轴 5 关于部分 21 相连。在一些 实施例中， 轴 5 并不连接到一起。 如同图 3 所示构造一样， 图 4 的齿轮箱 1 可以以轴向对齐或偏离方式相连， 并且能 够根据需要彼此连通。
可以连接另一个齿轮箱 1， 例如， 可以将添加的齿轮箱以图 3 所示方式连接到图 4 所示齿轮箱之一， 以形成至少一个三单元的集合体。可以将另一个齿轮箱 1 以图 3 所示方 式连接到如图 4 所示集合体的其他齿轮箱， 以形成至少四个齿轮箱 1 的集合体。可以以如 图 3 和 4 所示变化的方式增加另外的齿轮箱， 以形成一长串齿轮箱， 例如形成在图 3 的构造 和图 4 的构造之间交替变化的一串齿轮箱 1。这样会形成传动链和 / 或传动凸轮轴。
来自一个齿轮箱的输出装置 5 可以独立于另一个齿轮箱 1 的输出装置或独立地可 移动， 并且在后一种情况下， 输出装置 5 可以可运动地连接。 如果齿轮箱 1 要单独工作， 则其 可以具有不连接到部分 21 的单独的输出装置 5。 当输出装置 5 被布置为用于在相连情况下 独立工作时， 可以利用系留轴承实现这一点。在这种形式下， 将以允许齿轮箱 1 的输出装置 5 在不同的运动和力下、 在不同方向上和轴向或非轴向对齐地不同地旋转的方式， 使用齿轮 箱 1 的输出装置 5。 例如， 输出装置 5 可以相连， 因而移动是两个致动器和传动系的总和， 并 且在相连情况下， 输出装置可以连接到中部 21 处。
图 5A 和 5B 示出了第二实施例的齿轮箱 100。图 5A 示出了平面图， 图 5B 示出了侧 视图。
齿轮箱 100 类似于结合图 1 和 2 所示出和描述的齿轮箱。因此， 对于相同部件的 所用编号与图 1 和 2 中相同， 并且如结合图 1 和 2 所描述的基本齿轮箱的说明、 可选特征和 功能将不再重复。
齿轮箱 100 与图 1 和 2 所示齿轮箱的主要区别是传动系， 例如将从动轴 5 连接到 单独的输出轴 105 的附加的齿轮。在图示实例中， 齿轮 13 设置在轴 5 上， 其包括传动系的 第一齿轮传动齿轮 22。传动齿轮 22 与设置在轴 25 上的中间齿轮 23 啮合， 中间齿轮 23 又 与设置在输出轴 105 上的输出齿轮 24( 此时为传动系的最末齿轮 ) 啮合。输出轴 105 可以
延伸穿过与第一实施例的端盖 4 类似的端盖 104， 并且根据需要具有密封件 3， 例如， 如结合 第一实施例所述那样。
齿轮可以分别一体地形成到其各自的轴上， 或者连接到轴上。
由于齿轮 22 和齿轮 13 共用相同的轴， 导致齿轮 13 旋转的驱动齿条螺母 9 和相应 的带齿部分 12 的线性移动会引起齿轮 22 的旋转。齿轮 22 与齿轮 23 啮合， 因此齿轮 22 的 旋转又导致与齿轮 24 啮合的齿轮 23 的旋转。因此， 齿轮 24 旋转， 从而导致其所处的输出 轴 105 的旋转。
轴 5、 25、 105 中每一个都可以安装到合适的轴承上。
如第一实施例中那样， 应当理解， 齿轮箱 100 可包括传感器和其他电气装置， 可包 括软件、 用于以有线或无线方式通信的通信系统， 可包括指示灯、 制动系统和蓄能系统。
类似所有实施例， 齿轮箱 100 可以成为多个齿轮箱的集合体的一部分， 例如， 以与 结合图 3 和图 4 所示出和描述的相似的方式连接。这些布置分别在图 7 和 8 中示出。
图 6 示出了使用根据本发明的第二实施例的齿轮箱 100 的另一个集合的布置。在 这种情况下， 齿轮箱 100 连接到齿轮箱壳体 2 的边缘 27 处。多个齿轮箱的导螺杆 8 和致动 器 6 不连接和 / 或接触， 因此每个齿轮箱 100 可以独立操作。至少一个齿轮箱 100 可以包 含电气装置 18， 从而每个齿轮箱 1 可以一起工作， 因为它们可以彼此相关但独立地操作。 集 合体显示为每个齿轮箱 100 在相同平面内， 但一齿轮箱 100 可以与其他齿轮箱 100 在不同 平面内。应当理解， 可以利用这种布置方式连接另外的齿轮箱 100。 图 9 所示布置方式与图 8 中的大致相同， 但在齿轮箱 100 一侧只有单个输出装置 105。 这种布置方式可以与本发明的其他实施例一起使用， 并且显示至少一个输出装置可以 被盖住， 而另一个输出装置则没有被盖住。没有被盖住的输出装置可以根据需要连接到连 接件 28、 另一个齿轮箱 1、 主体和 / 或其他部件上。无出口和 / 或被盖住的一侧可以通过至 少一个轴承为齿轮和 / 或齿轮轴 24 和 / 或 13 和 / 或轴 105 提供支撑。
图 10 示出了第三实施例的齿轮箱 200。 该齿轮箱 200 的基本特征和操作与第二实 施例的相同， 因此为清楚起见省略了与这些共同特征相关的描述。
第三实施例的齿轮箱 200 与第二实施例的齿轮箱 100 的主要区别是提供了附加的 致动器 206、 导螺杆 208、 驱动齿条螺母 209 和作用在齿轮 13 上的带齿部分 212。附加的致 动器 206、 导螺杆 208、 驱动齿条螺母 209 和带齿部分 212 均大体上如结合本发明的第一实 施例所描述的， 但应当理解， 在该布置方式中， 第一致动器 6 可以不同于第二致动器 206， 第 一导螺杆 8 可以不同于第二导螺杆 208， 第一驱动齿条螺母 9 可以不同于第二驱动齿条螺母 209， 和 / 或第一带齿部分 12 可以不同于第二带齿部分 212。具体地讲， 当第一和第二带齿 部分 12、 211 与齿轮 13 的相对侧啮合时， 这些带齿部分将被布置为用于在相对的方向上移 动， 以旋转齿轮 13。例如， 第二致动器只是反向的第一致动器。
当提供时， 诸如为将部件保持位置而与壳体 2 的接合、 管或杆 15 的添加、 用于导螺 杆和 / 或轴的轴承、 蓄能装置、 润滑装置和 / 或制动器之类特征对于齿轮箱两侧可以不同， 并且可以包括如结合本专利申请的第一和第二实施例所述或如下文所述的一些或全部特 征。
图 11 示出了包括连接成如图 3 和 7 中所示的大致布置方式的第二实施例的两个 齿轮箱 200 的总体的端视图。应当理解， 可以在总体内连接其他齿轮箱 200， 并且可以以如
结合本发明的第一和第二实施例所述的任何合适方式连接这些齿轮箱。
应当理解， 本发明的第一实施例也可包含两套致动器、 导螺杆、 驱动齿条螺母和带 齿部分， 以便以与结合图 10 所述类似的方式作用在齿轮 13 上。
齿轮箱可包括联接器， 以允许从齿轮箱壳体 2 外部致动齿轮箱。这种布置方式的 一个实例结合本发明第二实施例的齿轮箱 100 在图 12 中示出。应当理解， 可以结合上述第 一或第三实施例使用类似的布置方式。延伸轴 29 从致动器 6 延伸到允许连接到外部致动 器的联接器 32。如图 12 所示， 可以提供轴承 30， 以有助于轴 29 和联接器 32 自由旋转。联 接器 32 可以设置在壳体 2 内部或外部， 例如， 设置在壳体的开放延伸部 31 内， 该壳体可包 括具有密封件 34 的端盖 35。类似的延伸轴 29 和联接器 32 可以与齿轮箱的任何致动器 6 相连， 和 / 或与齿轮箱的任何导螺杆 8 相连。
该延伸装置允许在系统内加入额外的驱动力， 例如， 通过将马达 ( 例如电动机 ) 连 接到延伸轴 29 来加入驱动力。或者， 可以将外部致动器作为唯一的致动器使用， 在这种情 况下， 不需要设置内部致动器。致动可以是手动致动， 例如， 用于输入人力或手动运动的手 柄。此外， 致动可以由另一个齿轮箱提供， 例如， 通过如本申请中所述的另一个齿轮箱的输 出装置 5 来提供。
图 13 示出了一对如图 12 所示的齿轮箱 100， 这对齿轮箱连接到一起， 形成如图 8 所示的集合体， 其中每个齿轮箱 100 都包括用于外部致动的联接器。此外， 提供了连接器 400， 以便通过各自的联接器同时向两个齿轮箱施加致动， 从而允许由一个旋转点进行手动 和 / 或电动操作。应当理解， 可根据需要将该概念用于致动更多齿轮箱。
连接器 400 具有输入轴 450 和两个输出轴 451、 452， 这些输出轴被布置成一个输出 轴 451 在与另一个输出轴 452 相反的方向上旋转。应当理解， 在其他实施例中， 这两个输出 轴可以被布置成在同一方向上旋转， 而在另外的实施例中， 提供了可以在与其他输出轴相 同或相反的方向上旋转的另外的输出轴。例如， 连接器 400 可包括四个输出轴， 其中两个在 一方向上旋转， 其他两个在相反方向上旋转。
在图 13 所示实例中， 连接器包括连接器壳体 431， 从该连接器壳体延伸出输入轴 450 和两个输出轴 451、 452。如上文结合从齿轮箱壳体伸出的轴所述， 可以提供包括密封件 413、 403 和 423 的端盖 414、 404 和 424， 各自的轴 450、 451 和 452 延伸穿过这些端盖， 同时 密封连接器壳体。传动齿轮 434 与输入轴 450 相连。传动齿轮与第一中间齿轮 435 啮合， 第一中间齿轮 435 又与和第一输出轴 451 相连的第一输出齿轮 433 啮合。因此， 当输入轴 450 在顺时针方向上旋转时， 会导致中间齿轮 435 在逆时针方向上旋转， 这又会导致第一输 出齿轮 433 和第一输出轴 451 在顺时针方向上旋转。同时， 传动齿轮 434 与第二输出轴 436 的啮合会导致第二输出齿轮进而第二输出轴 452 在逆时针方向上旋转。通过添加额外的中 间齿轮， 可以引起输出轴的不同旋转， 并且可以通过添加齿轮来使额外的输出轴旋转。
如上文结合齿轮箱的齿轮所述， 齿轮可以与轴一体地形成， 或者可以连接到轴上。 此外， 连接器壳体 431 可以将部件保持在适当位置， 以确保这些部件根据需要啮合以工作。 可以为轴提供轴承。如结合齿轮箱所述， 连接器 400 可包括合适的润滑， 以有助于齿轮平滑 地旋转 ； 可包括蓄能单元， 以储存用于帮助连接器进一步移动的能量 ； 并且可包括如结合 齿轮箱所述的电子装置、 传感器、 指示灯、 网络部件等。
传动齿轮 434 通常将大于输出齿轮 433 和 436， 因此输出轴 451、 452 将比输入轴450 旋转得更快。输出轴 451、 452 可以与齿轮箱的延伸部分 31 是一体的。
输入轴 450 的末端被制备成可以将致动器连接到其上， 例如， 以便连接电气旋转 装置或手动旋转辅助装置， 例如手柄。
图 14 至 18 示出了蓄能装置的实例。虽然蓄能装置是在第二实施例的齿轮箱的背 景下示出， 但应当理解， 蓄能装置可以与本发明的任何实施例的齿轮箱一起使用。
在至少一个应用中， 齿轮箱 1 可包括用于从一个方向的移动中回收和 / 或储存能 量的装置， 所储存的能量可以在相反方向的移动过程中和 / 或在相同方向的继续移动过程 中释放。能量的储存和 / 或释放可以在旋转过程中的某些点处进行， 例如， 能量可以在旋转 中间储存， 以便在旋转开始或结束处释放， 从而提供初始或最终的能量增强。 相比没有任何 能量回收和 / 或储存和 / 或后续释放的致动器本来会消耗的总能量， 这样可以减少致动器 消耗的总能量。 这样可以另外地或替代地允许利用所储存的能量而与致动器无关地增加输 出装置的力、 运动和加速度， 而不增加致动器的能耗。
如结合第一和第二实施例所述， 齿轮箱 1 的特征在于可以具有与带齿部分 12 相连 的至少一个管或杆 15。如图 14 所示， 管或杆 15 可以与蓄能装置 41 相连。图中示出了具有 弹簧形式的机械能装置， 但可以采用流体能装置， 例如液压、 气动或电动装置。
当致动器工作并通过导螺杆 8 和驱动齿条螺母 9 使带齿部分 12 在一方向移动时， 蓄能装置 41 储存能量。当带齿部分 12 在另一方向上移动时， 蓄能装置 41 内储存的能量被 释放， 以有助于移动。例如， 当蓄能装置为压缩弹簧时， 如图所示， 带齿部分 12 向左侧的移 动会压缩弹簧， 从而将能量储存在弹簧中。当带齿部分 12 在相反方向上移动时， 随着弹簧 的伸展， 储存在弹簧中的能量被释放。当蓄能装置 41 为拉伸弹簧时， 带齿部分 12 向右侧的 移动会使储存能量的弹簧延伸， 从而当带齿部分 12 在相反方向上移动时释放所储存的能 量。
当齿轮箱在一个方向上驱动时利用蓄能装置 41 储存能量， 并且当齿轮箱在相反 方向上驱动时释放该能量， 这种做法在有外部能量可用于储存时尤其有用。 例如， 齿轮箱可 用于驱动提升机构。 在这种情况下， 在一个方向上驱动齿轮箱将升高重物， 而在相反方向上 驱动则会降低重物。 蓄能装置可以在降低重物过程中储存能量 ( 此时重力有助于降低 )， 所 储存的能量在升高操作过程中释放 ( 此时重力的作用和齿轮箱的运作相反 )。
图 15 示出了可选的蓄能装置 51。
图示蓄能装置在根据第二实施例的齿轮箱内， 但应当理解， 其可以与本发明的其 他实施例一起使用。
蓄能装置 51 可以单独工作或与另一个蓄能装置一起工作。蓄能装置 51 连接在齿 轮 ( 例如齿轮 24) 和壳体 2 的部分 42 或管或杆 15 之间。蓄能装置 51 可以连接到任何齿 轮， 但为了在图中绘示出的目的， 显示为连接到齿轮 24。
当齿轮 24 移动至第一位置时， 蓄能装置储存来自系统的能量。当齿轮 24 移动至 第二位置时， 已经储存的能量被释放到系统内。 例如， 如果蓄能装置 51 为拉伸弹簧， 齿轮 24 在逆时针方向上的移动将拉伸弹簧， 以将能量储存在弹簧内， 并可以在齿轮在顺时针方向 上旋转时释放该能量。在这种情况下， 蓄能装置可以是任何电气、 机械和 / 或流体装置， 例 如液压或气动装置。
由于既能储存又能释放能量， 蓄能装置 51 可以将系统内的游隙或啮合间隙最小化， 使得系统在具有响应能力的同时有效而准确， 并且可以有助于为齿轮箱内的部件提供 最佳啮合。这样可以减少系统的磨损， 并且还可以最小化系统的噪音。
在齿轮 24 旋转时蓄能装置 51 连接到管或杆 15 的情况下， 来自蓄能装置 51 的力 将以相对于移动增加的方式施加到管或杆 15 上。 因此， 当齿轮 24 逆时针移动时， 管或杆 15 施加到带齿部分 12 和齿轮 13 之间啮合的结构上的力增加。应当理解， 通过选择蓄能装置 或位置可以为齿轮 24 的不同移动储存和释放能量。
蓄能装置 51 与传动系和致动器的关系还确保输出装置的准确性和响应能力始终 最佳， 并且在齿轮箱的寿命期内可以保持其最佳性能。
如同图 14 的实施例那样， 由蓄能装置 51 施加的力使啮合间隙和 / 或游隙最小化， 并且可以减少噪音和磨损。
图 15 示出了第二蓄能装置。 在该实例中， 在轴上设置有盘 149， 盘 149 具有多个爪 齿 148。当轴旋转， 从而使盘 149 的中部旋转时， 爪齿的外端可以被相对于壳体固定的阻挡 件所阻留。通过这种方式， 能量被储存在类似于片簧的爪齿 148 内。当轴在相反方向上旋 转时， 由于爪齿 148 内端相对于爪齿 148 外端的先前的移动而储存在爪齿 148 内的能量， 将 在爪齿 148 内端相对于爪齿 148 外端朝其初始位置往回移动时被释放。 图 16 至 17 示出了蓄能系统的其他实例， 这些系统在轴在一个方向上旋转的过程 中储存能量， 并在轴在相反方向上移动时释放能量。这些系统可以与上述任何蓄能装置联 合使用或单独使用。
蓄能装置 ( 例如弹簧 49) 连接到可旋转部件和固定部件之间。如蓄能装置 51 一 样， 可旋转部件在一个方向上的旋转将在蓄能装置 49 内储存能量， 并且可以在可旋转部件 在相反方向上旋转时释放能量。 例如， 可旋转部件在一个方向上的旋转可以拉伸弹簧， 而当 可旋转部件在相反方向上旋转时压缩弹簧， 以释放拉伸过程中储存在弹簧内的能量。在优 选实例中， 弹簧 49 或其他蓄能装置连接到内环和外环之间， 内环和外环中一个可相对于另 一个旋转。
在图 16 中， 内环 73 相对于齿轮箱壳体 2 保持在轴 5 周围， 外环 74 固定到相对于 轴 5 固定的齿轮 22。在图 17 中， 齿轮 24 通过轴承 50 相对于轴可旋转地安装， 因此， 内环 73 可以与轴一体化或相对于轴固定， 同时将外环 74 固定到齿轮 24。在图 18 所示实例中， 内环 73 被成形为齿轮箱壳体 2 的一部分， 外环 74 被成形为相对于齿轮箱壳体 2 可旋转地 安装的凸轮盘 52 的一部分。凸轮盘 52 可以通过凸轮表面 53 选择性地连接到齿轮 13， 这使 得凸轮盘 52 能够与齿轮 13 一起选择性地旋转， 例如， 以使得齿轮 13 的初始旋转不会导致 凸轮盘 52 的移动， 但齿轮 13 的继续旋转会影响凸轮盘 52 的旋转。
更具体地， 考虑图 16 所示实施例， 轴 5 包括在上面放置内环 73 的外轴承 76。轴承 76 允许轴自由旋转。图示轴延伸穿过齿轮箱壳体 2 的开口， 内环 73 连接到该开口， 以防止 内环 73 和齿轮箱壳体 2 之间相对移动。但应当理解， 轴 5 不需要离开壳体 2。外环 74 连接 到与轴 5 相连接的齿轮 22。这样， 轴 5、 齿轮 22、 齿轮 13 和外环 74 将相对于内环 73 一起旋 转。具有弹簧 75 的形式的蓄能装置连接到内环 73 和外环 74 之间。轴 5、 齿轮 22、 齿轮 13 和外环 74 在一个方向上的旋转将拉伸弹簧 75。轴 5、 齿轮 13、 齿轮 22 和外环 74 在相反方 向上的旋转将压缩弹簧 75。弹簧的拉伸将使能量储存在弹簧内， 储存的能量可以在压缩弹 簧时释放。在这种情况下， 轴 5、 齿轮 13、 齿轮 22 和外环 74 在第一方向上的旋转将把能量
储存在弹簧 75 内， 储存的能量将用来帮助轴 5、 齿轮 22 和外环 74 在第二方向上旋转。应当 理解， 可以选择弹簧或其他储能复合物， 以便在压缩时储存能量， 拉伸时释放能量。
在图 17 中， 内环 73 一体地形成或连接到轴， 以便随轴移动。齿轮 24 利用轴承 50 可旋转地安装到轴上。外环 74 连接到齿轮 24， 以便随齿轮 24 旋转。如同图 16 的实例一 样， 弹簧 75 连接在内环 73 和外环 74 之间。齿轮 24 和轴在一个方向上的相对旋转将拉伸 弹簧 75， 在相反方向上的相对旋转将压缩弹簧 75。如结合图 16 所述， 弹簧 75 的拉伸和压 缩可以储存和释放能量。
又如， 弹簧 75 可以由固定端爪齿组成， 该爪齿如上所述类似于片簧那样工作。爪 齿连接内环 73 和外环 74， 使得内环连接到轴， 外环 74 连接到齿轮。 齿轮和轴可以是传动系 和 / 或致动元件内的任何齿轮， 在本例中可以是连接到外环和其连接到内环的各自的轴的 齿轮 13 和 / 或 22 和 / 或 23 和 / 或 24。根据应用情况， 齿轮或可旋转部件可以连接到可旋 转或固定的轴。
如果轴固定， 则例如齿轮 22 和齿轮 13 通过轴承可旋转地安装到轴。当齿轮 22 和 13 旋转时， 连接齿轮的元件的外环 74 也旋转。
爪齿具有至少一种成角度的形状例如方向的变化或至少一个折边。 在这种情况下， 齿轮 22 和 13 在一个方向上旋转， 能量被存入爪齿内， 并且在齿轮 22 和 13 在相反方向上旋转时释放。
如果可旋转地安装轴， 则可以将齿轮 ( 例如齿轮 22) 如上所述可旋转地安装到轴 上， 这样轴和齿轮就可以相对于彼此移动。
当齿轮 13( 在本例中可以与可旋转地安装的轴是一体的 ) 由于带齿的驱动齿条的 运动而旋转时， 将轴连接到齿轮 22 的爪齿将开始吸收齿轮 13 输入的运动和力。
一旦所吸收的运动和力充分增加， 齿轮 22 将开始旋转。当齿轮 22 在相反方向上 旋转时， 轴和齿轮 13 可以保持静止和 / 或在相同或相反方向上旋转， 并因此通过爪齿向系 统内增加和释放张力。
又如， 可以将具有内环和外环的爪齿应用到可旋转地安装到轴 5 的齿轮 24 上。外 环连接到齿轮 24， 内环连接到轴 5， 轴 5 能够在与齿轮相同或相反的方向上旋转。
当致动元件向传动系内增加力和运动时， 齿轮 24 将被旋转， 以允许爪齿吸收能量 和张紧。一旦张力克服了使轴 5 旋转所需的作用力， 轴 5 将在与齿轮相同的方向上旋转。
然而， 如果使轴旋转所需的作用力发生变化， 则轴会停止旋转， 直到齿轮 24 已充 分旋转直至向爪齿内增加了更多的能量和这种张力为止。
因此， 齿轮箱可用来提供张紧的输出， 从而保持自锁， 但不同于轴保持静止， 轴能 够根据爪齿内相对于轴上的负荷的张力移动。因此， 可以说齿轮箱在可调极限内也是自锁 的。
通过致动元件的输入， 齿轮箱可用来如上所述将张力输入系统和从系统中移除。 这使得齿轮箱能够在需要张力和 / 或控制张力的能力的应用中使用。
以上一切可以应用于任何齿轮， 并且可以在齿轮箱 1 内发挥积极作用， 从而移除 游隙和啮合间隙， 并提高精度和优化啮合布置及磨损。
在图 18 中， 内环 73 被成形为齿轮箱壳体 2 的一部分。轴 54 固定地安装在内环 73 内。具有凸轮边缘 53 和外环 74 的凸轮盘 52 可旋转地安装在轴 54 上。应当理解， 外环 74
可以与凸轮盘一体化或连接到凸轮盘。如结合图 16 和 17 的实例一样， 弹簧 75 之类蓄能元 件连接在内环 73 和外环 74 之间， 使得内环和外环在一个方向上的相对旋转将拉伸弹簧， 而 在相反方向上的相对旋转则会压缩弹簧。这可以用来储存和释放能量。
凸轮边缘 53 与齿轮 13 的凸轮边缘配合， 齿轮 13 能够独立于凸轮盘 52 旋转。通 过设计齿轮 13 的凸轮边缘， 使得当其在第一方向上移动时可以通过凸轮边缘 53 在任何位 置处与凸轮盘 52 接合， 在预定位置处， 齿轮 13 的凸轮边缘可以接触凸轮盘 52 的凸轮边缘 53， 以开始旋转凸轮盘 52。这与图 16 和 17 所示布置不同， 在图 16 和 17 中， 轴和 / 或齿轮 的向前运动引起内环 73 和外环 74 的相对移动以及弹簧的相应拉伸或压缩。在图 18 所示 实例中， 凸轮盘仅仅在齿轮的旋转的某些部分上旋转。当凸轮盘在相反方向上旋转或在相 同方向上继续旋转时， 可以将所储存的能量释放到齿轮 13。 这可以被用来在齿轮 13 上增加 制动效应， 并且储存可以被放回以有助于旋转的所得能量。 因此， 这样可以得到在循环开始 和结束时尤其有益的制动和助力系统。
图 16 至 18 的蓄能装置可以单独使用或与其他蓄能装置结合使用。
图 19 示出了齿轮箱 1 的一个实例， 其包括偏置装置， 例如用于偏置齿轮箱 1 内的 部件 ( 例如， 管或杆 15 和带齿部分 12) 的弹簧 43、 44、 46。应当理解， 可以使用除弹簧之外 的偏置装置 ( 例如， 气动或液压偏置装置 )， 该偏置装置可用来选择性地偏置齿轮箱 1 内的 一些或所有部件， 而不仅仅是图 19 中示出的那些部件， 并且偏置装置可以在本发明的任何 实施例中使用。
在图 19 所示实施例中， 在驱动齿条螺母 9 和带齿部分 12 之间设置有弹簧 46。该 弹簧 46 用来将带齿部分 12 朝齿轮 13 偏置并与齿轮 13 啮合， 但也可以布置为用于将带齿 部分 12 偏置成与齿轮 13 脱离啮合。在该实例中， 带齿部分 12 安装在管或杆 15 上。管或 杆 15 也利用设置在任一端处的弹簧 43、 44 安装， 以允许管或杆 15 横向运动。 弹簧 43、 44 安 装在管或杆 15 的部分 45 和齿轮箱壳体 2 之间。如图所示， 可以在管或杆 15 的一端或两端 处设置辊子 70， 以防止管或杆 15 纵向运动， 同时允许所期望的横向运动。例如， 管或杆 15 可以与导螺杆 8 的中心或轴线保持平行。
应当理解， 每一个偏置装置都可以根据操作需要连接到齿轮箱的部件， 并且每一 个偏置装置在所提供的力或其类型方面可以相同或不同。
在图 19 所示实例中， 偏置装置用于确保在带齿部分 12 和齿轮 13 之间以及驱动齿 条螺母 9 和导螺杆 8 之间施加恒定的力。这样确保这些部件在操作过程中保持在理想的啮 合构造中。偏置装置还有助于减小齿轮箱部件的振动， 并有助于减小通过齿轮箱壳体 2 或 输出轴 5 在部件上向外传递的任何振动。偏置也可以减小噪音。通过使用偏置装置在部件 之间施加的恒定压力可以有助于系统的性能、 响应和准确性， 并且也可以通过减少磨损帮 助延长部件的寿命。 偏置能够除去系统内过大的游隙， 并可以帮助避免部件受损。 同时在操 作过程中， 如果齿轮箱内产生过大的力， 则偏置装置的力可以被克服， 以避免部件受损。例 如， 如果在带齿部分 12 和齿轮 13 之间施加了过大的力， 则偏置装置的力可以被克服， 以使 带齿部分 12 从齿轮 13 上分离， 并允许带齿部分 12 和齿轮 13 分离， 而不是损坏各自的齿。
因此， 至少一个能量装置能够回收、 储存和利用能量， 并且扩展和提高至少一个齿 轮箱 1 的性能。 然而， 至少一个能量装置可以与本文所述所有至少一个能量装置整体上和 / 或部分地一起作用。因此， 就至少一个能量装置和至少一个管 15 的相互作用而言， 如图 19所示的至少一个上能量装置 43 和下能量装置 44 可以变化， 使得至少一个能量装置不仅可 以进一步提高性能和上文引用的其他方面， 例如优化至少一种啮合关系和 / 或不管系统负 荷如何， 都可以连续地根据磨损情况进行调整， 而且在添加或不添加至少一个能量装置 46 的情况下， 可以在至少一个轴线上优化带齿部分 12 和至少一个齿轮 13 以及导螺杆 8 和驱 动齿条螺母 9 之间的对齐， 并且在合适的情况下通常在多个轴线上进行优化。
这样通过同样在整个传动系装置和致动器中使用已优化的多轴线能力， 以使得例 如所述的至少一个齿轮中的每一个可以相对于至少一个另外的齿轮和 / 或带齿部分 12 在 多个轴线上对齐和啮合， 从而对具体操作和寿命周期内的操作进一步优化对磨损的减少和 / 或系统的性能， 而与负荷和 / 或移动关系无关。
如本文所述， 所有能量装置之间的关系整体上和 / 或部分地可以直接和 / 或间接 增加和 / 或减小与齿轮箱 1 的至少一种啮合关系中的接触压力， 并且如此处所引用的。
图 20 示出了用于至少一个齿轮箱 1 的可伸展装置。该装置可以应用于本发明的 所有变型。
如结合图 12 和 13 所述， 所示齿轮箱 1 包括两个延伸装置 31， 以允许将两个外部致 动器 40 连接到致动器 6 和 / 或导螺杆 8。外部致动器 40 可以为齿轮箱 1 提供力 ( 例如， 当 外部致动器 40 为马达时 )， 或者可以从齿轮箱 1 回收能量 ( 例如， 当外部致动器为发电机 时 )。
当设置有多个外部致动器 40 时， 这些致动器可以是相同类型或不同类型。例如， 可以设置两个外部致动器， 一个是用来向齿轮箱 1 输入能量的马达， 另一个是用于储存能 量的发电机。
在图 20 中， 蓄能装置 61 位于导螺杆 8 周围， 并且作用在驱动齿条螺母 9 上。 因此， 如前所述， 当驱动齿条螺母 9 在第一方向上移动时， 蓄能装置 61 可以储存能量， 并且当驱动 齿条螺母 9 在相反方向上移动时释放能量。
在本例中， 设置有第二下部致动系统 ( 包括驱动齿条螺母 9 和带齿部分 12)。 第二 系统没有活动导螺杆 8， 相反其具有以蓄能装置 55 为特征的假导螺杆 56。
当上系统在第一方向上移动以移动齿轮 13 时， 下系统由于与旋转的齿轮 13 的相 互作用而在相反方向上移动。下驱动齿条螺母 9 以齿条部分 59 为特征。齿条部分 59 连接 到驱动齿条螺母 9， 并且当驱动齿条螺母 9 移动时， 齿条部分 59 也因此而移动。齿条部分 59 活动安装在轴 57 上， 轴 57 又保持在齿轮箱壳体 2 内。齿条部分 59 和 / 或轴 57 的特征 可以在于， 具有润滑和 / 或轴承装置， 以使得齿条部分 59 沿轴部分 57 的轴线优选地以低摩 擦方式滑动。
可以在轴 57 上方设置另一个蓄能装置 58， 例如弹簧。 该系统使得当上部带齿的齿 条部分 12 移动至第一位置时， 下驱动齿条螺母 9 移动至第二位置， 从而通过蓄能装置 55 储 存和 / 或回收能量。因此， 下驱动齿条螺母 9 移动至第二位置， 齿条部分 59 移动， 从而能量 装置 58 储存和 / 或回收能量。
因此， 当上部带齿的驱动齿条 9 和相关的带齿部分 12 移动至第二位置时， 下部带 齿的驱动齿条螺母 9 和相关的带齿部分 12 移动至第一位置， 从而使已经由蓄能装置 55 和 58 储存和 / 或回收的能量被释放， 并能够在齿条部分 59 和下部带齿的驱动齿条螺母 9 上施 加力， 从而将力和运动施加到系统内， 以减小总功耗。这也意味着， 系统还会积极地变化， 从而根据至少一个齿轮箱 1 的寿命内的磨损 情况而连续地调节， 以经过至少一个齿轮箱 1 的寿命。此外， 该系统允许优化系统内的至少 一种啮合关系， 并且减小和 / 或消除系统内的间隙和 / 或游隙。本文所述蓄能装置可以与 本文中的其他蓄能装置一起使用。
图 21 示出了可用于例如在紧急情况下断开系统的连接的断开装置。当齿轮箱用 于医疗应用 ( 例如在 CPR 设备或需要 / 希望紧急断开的任何其他装置内 ) 时， 该装置尤其 有用。该实施例可包括所述任何齿轮箱的所有功能和特征。
断开装置可以用于本发明的任何实施例中。
断开装置位于图 21 的右手侧。 应当理解， 可以使用多个断开装置， 例如， 管或杆 15 的每一端各一个。
断开装置包括用于将支撑带齿部分 12 的管或杆 15 远离齿轮 13 移动的装置， 以使 带齿部分 12 与齿轮 13 脱离啮合， 从而将输出轴 5 与致动装置断开。管或杆 15 可任选地通 过偏置装置 66 活动连接到断开螺母 19。管或杆 15 保持这样的方式， 以便例如使用如结合 图 19 所述的辊子 70 在至少一个轴线上阻止移动， 但应当理解， 管或杆 15 可以仅仅由螺母 19 支撑， 并且相对于部分 68 和 / 或偏置装置 66 被限制， 而在带有或不带有辊子的壳体上 没有轴承。部分 68 也像图 19 的部分 45 那样作用， 因此也允许偏置装置 44 连接到管或杆 15， 从而使偏置装置 44 有助于管或杆 66 的功能。断开导螺杆 18 由轴承 64、 67 保持， 并系 留在齿轮箱壳体 2 的至少一部分内。断开导螺杆 18 以与第二锥齿轮 63 啮合的布置方式连 接到第一锥齿轮 65， 其中锥齿轮 63 具有作为单独部件和 / 或连接或一体化部件的轴承部分 62。第二锥齿轮 63 连接到延伸轴 29， 延伸轴 29 由轴承 62 保持在齿轮箱壳体 2 内， 如图 12 所示。
如图 20 所示， 可以是电气和 / 或手动致动器 ( 例如手柄和 / 或其他合适装置 ) 的 外部致动器 40 连接到延伸装置 31， 以旋转延伸轴， 这引起第二断开锥齿轮 63 旋转， 继而使 第一锥齿轮 65 旋转， 并进而导致断开导螺杆 18 旋转。当断开导螺杆 18 旋转时， 断开螺母 9 竖直移动， 从而提升管或杆 15。
当管或杆 15 移动时， 带齿部分 12 与齿轮 13 断开。