專利名稱：串列式多頭滾珠螺旋副及其與自動開啟傘的組合的制作方法
技術領域：
本發明屬于螺旋傳動技術領域，并涉及日常生活中的一種傘，特別涉及一種串列式多頭滾珠螺旋副及該串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘的組合方法。
多頭滾珠螺旋副是指，在由滾珠螺母和滾珠絲杠組成的傳動系統中，設置有兩條或兩條以上相互獨立的螺旋滾道的滾珠螺旋副。與常見的滾珠螺旋副相比較，多頭滾珠螺旋副的絲杠每旋轉一周，螺母移動的距離是同尺寸的單頭滾珠螺旋副的數倍。然而，要使這些分布在相互獨立的滾道上的滾珠，在工作時，同常見的滾珠螺旋副中的滾珠一樣，反復循環地運動，一直是件非常困難的事，有些時候幾乎不可能實現。
生活中經常使用的晴雨傘，大多采用杠桿原理進手動開合、或利用彈簧張力自動打開、手動閉合，許多生產廠家也都使用上述原理進行傘的開啟設計。但是，人們常常會遇到這樣的情況，當你一只手提著東西、或抱著小孩、或騎行自行車，或是殘疾人，需要用一只手來閉合傘，就不會與開啟傘時一樣的便利、安全。
傘在開啟時是利用彈簧的張力，閉傘須使張開的彈簧被壓縮，壓縮彈簧的工作可由串列式多頭滾珠螺旋副來完成，其動力是人手對傘柄(傘桿)的旋轉。這對于常見的滾珠螺旋來說是不能勝任的，其雖然也能壓縮開傘彈簧，但需要旋轉傘柄(傘桿)的圈數太多(螺旋升角小)，低轉速時所能傳遞行程的效率也很低。因此，目前的傘不具備這種功能本發明的另一個目的在于，提供一種串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘的組合，來實現自動開啟傘的單手閉合。
實現上述第一個發明目的所采取的技術方案是串列式多頭滾珠螺旋副，由滾珠螺母、滾珠螺旋軸、反向器構成，其特征在于串列式雙頭滾珠螺旋副在一個導程中，設置兩條相互獨立的螺旋滾道。在滾珠螺母內部的第一條螺旋滾道上安放適當數目的承載滾珠，這些承載滾珠排列在一起只占到整條螺旋滾道的一小段。在這一小段的末端，設置了反向器，反向器的回珠槽連接到了滾珠螺母內部的第二條螺旋滾道上安放有相同數目承載滾珠的一小段滾道的起始端。在這一小段的末端，又設置了第二個反向器，這個反向器的回珠槽又連接到滾珠螺母內部的第一條螺旋滾道上安放有承載滾珠的一小段滾道的起始端。把滾珠螺母內部的兩條螺旋條滾道上的兩個小分段，由兩個反向器的回珠槽，連接成一條閉合的滾珠循環回路，從而完成了滾珠的往復循環運動。
串列式三頭滾珠螺旋副在一個導程中，設置三條相互獨立的螺旋滾道。在滾珠螺母內部的三條螺旋滾道上都安放有適當數目的承載滾珠，它們分別只占這三條螺旋滾道中的一小段，并且使這些滾道分段在圓周上均等分布。另設置有三個反向器，由反向器的回珠槽依次將這三個滾道分段的尾端與相鄰滾道分段的首端相連接。同樣形成了一條閉合的滾珠反復循環回路，使滾珠運動循環往復。
串列式多頭滾珠螺旋副在一個導程中設置多條相互獨立的螺旋滾道，把滾珠螺母內部的每一條螺旋滾道劃分為若干個分段，只取用其中的一個分段來安放適當數目的承載滾珠，并且使取用的滾道分段沿圓周均等分布。再設置多個反向器，由反向器的回珠槽依次將每個滾道分段的尾端與相鄰滾道分段的首端連接，形成一條以多個滾道分段、串列循環的滾珠運動的閉合回路，使滾珠的運動循環往復。
所述滾珠循環回路中的反向器，在一條閉滾珠合循環回路中可以設置多個，以連接所對應的螺旋滾道分段。
實現上述第二個發明目的所采取的技術方案是以串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟的傘組合，來實現自動開啟傘的單手閉合，其特征在于，在自動開啟傘的傘桿上增加可在傘桿上下移動的串列式多頭滾珠螺旋副，壓縮自動開啟傘的彈簧。
本發明中的串列式多頭滾珠螺旋副因其結構緊湊、構造簡單、易于制造、成本低、螺母外徑空間尺寸小。特別是絲桿在低轉速時，也能滿足較高速度的行程傳遞需求(螺旋升角大)，非常適合于需要以較高的行程傳遞工作效率來傳遞較大行程的場合。此外，串列式多頭滾珠螺旋也具備常見的滾珠螺旋所具有的一切優點，因而，有著非常廣闊的應用前景和極大的發展空間。
串列式多頭滾珠螺旋副及其與自動開啟傘的組合，利用串列式多頭滾珠螺旋副來壓縮開傘彈簧，可以實現雨傘的單手開啟與閉合，這不僅可以用于直桿自動開啟傘，而且可以用于二折(疊)自動開啟傘。
圖2是本發明中的串列式三頭滾珠螺旋副，其中a)沿滾珠中心線(公稱直徑)展開的串列式三頭滾珠螺旋副，螺母內部的螺旋滾道平面投影及滾珠循環示意圖。b)串列式三頭滾珠螺旋副橫截面圖。圖中符號所表示的是，20螺旋滾道中心線，21滾珠，22回珠槽(反向器)，23滾珠螺旋軸(絲桿)，24滾珠螺母。
圖3是本發明中的串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘組合的結構圖，圖中符號所表示的是，1正六方形截面的(中空)傘桿，2上盤，3上盤限位擋圈，4上盤“T”形限位銷，5鉚釘(把上盤限位擋圈、傘桿與“T”形限位銷固定在一起)，6中盤(與開傘彈簧套為整體)，7中盤彈簧套外圓周壁上的耳狀搭接孔，8開傘彈簧，9鋼制拉桿聯接掛鉤，10下盤，11螺旋軸套限位卡，12滾珠螺母，13滾珠螺母上的耳狀搭掛孔，14滾珠螺旋軸套，15傘頂螺帽。
圖4是本發明中的分上、下兩段結構的傘柄，圖中符號所表示的是，1正六方形截面的傘桿，16上段傘柄(可以傘桿為中心旋轉)，17下段傘柄(與傘桿牢固地結合為一體)，18環形擋圈，19鉚釘(把環形擋圈與傘桿固定在一起)。
圖5是本發明中，用于實現自動開啟傘單手閉合的，串列式雙頭滾珠螺旋副。圖中符號所表示的是，25滾珠螺母，26滾珠螺母上的耳狀搭掛孔，27滾珠螺旋軸套，28滾珠。
圖6是本發明中，用于實現自動開啟傘單手閉合的，設置有兩條平行并列閉合滾珠循回路的串列式三頭滾珠螺旋副。圖中符號所表示的是，25滾珠螺母，26滾珠螺母上的耳狀搭掛孔，27滾珠螺旋軸套，28滾珠。
為便于說明串列式多頭滾珠螺旋副的結構以及滾珠的循環方式，先將串列式多頭滾珠螺旋副沿滾珠中心線(公稱直徑)展開，把該螺母內部的滾道及反向器的回珠槽做一個平面投影，然后把滾珠的運動和循環狀態示意迭加到投影中去。參見
圖1，圖1是本發明中的串列式雙頭滾珠螺旋副。其中a)是沿滾珠中心線(公稱直徑)展開的串列式雙頭滾珠螺旋副，螺母內部的螺旋滾道平面投影及滾珠循環示意圖。b)是串列式雙頭滾珠螺旋副橫截面圖。圖中符號所表示的是，20螺旋滾道中心線，21滾珠，22回珠槽(反向器)，23滾珠螺旋軸(絲桿)，24滾珠螺母。
從螺母內部的螺旋滾道平面投影及滾珠循環示意中，可以看到串列式雙頭滾珠螺旋副，在一個導程中，設置有兩條相互獨立的螺旋滾道。在滾珠螺母內部的第一條螺旋滾道上設置有部分承載滾珠，這些承載滾珠排列在一起，只占到整條螺旋滾道的一小段。在這一小段的末端，設置了反向器，反向器的回珠槽連接到了第二條螺旋滾道上安放有相同數目承載滾珠的一小段滾道的起始端。在這一小段的末端，又設置了第二個反向器，這個反向器的回珠槽又連接到第一條螺旋滾道上安放有承載滾珠的一小段滾道的起始端。把兩條螺旋條滾道上的兩個小分段由兩個反向器的回珠槽，連接成一條閉合的滾珠循環回路，從而完成了滾珠的往復循環運動。
參見圖2，圖2是本發明中的串列式三頭滾珠螺旋副。其中a)沿滾珠中心線(公稱直徑)展開的串列式三頭滾珠螺旋副，螺母內部的螺旋滾道平面投影及滾珠循環示意圖。b)串列式三頭滾珠螺旋副橫截面圖。圖中符號所表示的是，20螺旋滾道中心線，21滾珠，22回珠槽(反向器)，23滾珠螺旋軸(絲桿)，24滾珠螺母。
串列式三頭滾珠螺旋副，在一個導程中，設置有三條相互獨立的螺旋滾道。在滾珠螺母內部的三條螺旋滾道上都安放有適當數目的承載滾珠，它們分別只占這三條螺旋滾道中的一小段，且在圓周上均等分布。另設置有三個反向器，由反向器的回珠槽依次將這三個滾道分段的尾端與相鄰滾道分段的首端相連接。同樣形成了一條閉合的滾珠反復循環回路，使滾珠運動循環往復。
串列式多頭滾珠螺旋副，在一個導程中，設置有多條相互獨立的螺旋滾道。把滾珠螺母內部的每一條螺旋滾道劃分為若干個分段，只取用其中的一個分段來安放適當數目的滾珠，且使取用的滾道分段沿圓周均等分布。再設置多個反向器，由反向器的回珠槽依次將每個滾道分段的尾端與相鄰滾道分段的首端連接，形成一條以多個滾道分段、串列循環的滾珠運動的閉合回路，使滾珠的運動循環往復。
所述滾珠循環回路中的反向器，在一條閉合循環回路中可以設置多個，以連接所對應的螺旋滾道分段。
這就是串列式多頭滾珠螺旋副常見的內循環滾珠螺旋副，在每一列滾珠反復循環回路中只有一個反向器。與常見的滾珠螺旋不同，串列式多頭滾珠螺旋副在一條閉合的滾珠反復循環回路中有多個滾珠反向器。當滾珠由螺旋滾道進入反向器的回珠槽，再由回珠槽進入另一條螺旋滾道時，滾珠上載荷的變化是一個逐步卸載，又逐步加載的變化過程。為了簡化問題，便于分析、計算串列式多頭滾珠螺旋副的工作載荷能力，可以認為在反向器的回珠槽中運行的滾珠不承擔載荷，工作載荷全部由在螺旋滾道上運行的滾珠承擔。
在滾珠螺母內部的一個導程中的每一條獨立的螺旋滾道上，只設置數量有限的承載滾珠，實際上是把一整條獨立的螺旋滾道分成幾段，只取其中的一段來使用。目的是為了便于設置串列式多頭滾珠螺旋副的反向器，使串列式多頭滾珠螺旋反向器的回珠曲線、反向角和其它工作條件，與常見的內循環滾珠螺旋反向器的回珠曲線、反向角和工作條件相似或接近。使串列式多頭滾珠螺旋副反向器的設計、制造，同常見的內循環滾珠螺旋副反向器的設計、制造基本相同，容易實現以分段、串列循環為特征的串列式多頭滾珠螺旋副特殊的滾珠循環方式。把多條相互獨立的螺旋滾道，用分段、串列相接的循環方式連通成一條閉合的滾珠反復循環回路，極大地簡化了在多條相互獨立的螺旋滾道上，滾珠的反復循環運動方式。這樣，不僅容易實現串列式多頭滾珠螺旋副的設計、制造和廣泛應用，還有利于滾珠在閉合循環回路中靈敏、流暢的運動。
當一整條螺旋滾道被分成幾段，只取用其中一段。于是每條螺旋滾道上的承載滾珠數量減少，串列式多頭滾珠螺旋副的工作載荷能力會下降。但是，若將其用于低載荷、低轉速、精度要求相對不太高，主要用作傳遞行程的場合，則非常簡捷、方便、適用、高效。同時，串列式多頭滾珠螺旋副還可以根據應用場合的工作載荷情況，在設計、制造時，就確定是否在第一條閉合的滾珠循環回路的下方，再平行并列或交錯并列，或者有間隔地設置第二條、第三條…第n條，所必要的閉合滾珠循環回路，來完全滿足應用場合工作載荷的需求。因而，串列式多頭滾珠螺旋副有著結構緊湊、構造簡單，工藝性好，便于制造，成本低，行程傳遞效率高的優越性，在不同的應用場合充分顯示出廣泛的適應性。
交錯并列設置，是指將下一條閉合滾珠循環回路中的反向器，與上一條閉合滾珠循環回路中的反向器，在滾珠螺母的徑向上錯開布置。如串列式雙頭滾珠螺旋副，兩條交錯并列的閉合滾珠循環回路(上一條回路與下一條回路)中的反向器，在滾珠螺母的徑向上相互錯開90度設置。串列式三頭滾珠螺旋副，兩條交錯并列的閉合滾珠循環回路(上一條回路與下一條回路)中的反向器，在滾珠螺母的徑向上相互錯開60度設置。
平行并列設置，是指兩條或多條閉合的滾珠循環回路中的反向器在滾珠螺母的同一徑向位置，上、下平行設置。
由于串列式多頭滾珠螺旋副在一條閉合的滾珠反復循環回路中有多個反向器，如果連續平行并列或交錯并列地設置多條閉合的滾珠循環回路，可能會造成反向器相互擠的很緊，這時，可以采用有間隔的排列方式，來設置多條閉合的滾珠循環回路，以達到良好的設計、應用效果。如連續平行并列地設置三條閉合的滾珠循環回路，導致反向器的相互設置距離過近時，可以改成，在原第三條閉合滾珠循環回路的位置安排設置第二條閉合的滾珠循環回路，把原安排在第二條位置上的閉合滾珠循環回路去掉，不做設置，使兩條閉合的滾珠循環回路之間有空置間隔，反向器之間的設置距離就會相對寬余。
根據應用場合工作載荷的需求，串列式多頭滾珠螺旋副可以平行并列或交錯并列，或者有間隔地設置多條閉合的滾珠反復循環回路。于是每條相互獨立的螺旋滾道上被取用的分段相應增多，在螺旋滾道上運動的承載滾珠數目也就大大增加，因此，串列式多頭滾珠螺旋副的承載能力得以大幅度提高，從而滿足工作載荷的需求。
減少每一條螺旋滾道上承載滾珠的數目，是為了建立串列式多頭滾珠螺旋副特殊的滾珠反復循環方式，并可以簡單、方便地設置串列式多頭滾珠螺旋副的反向器，使串列式多頭滾珠螺旋副的設計、制造和應用容易實現。平行并列或交錯并列，或者有間隔地設置多條閉合的滾珠反復循環回路，是為了增加每一條螺旋滾道上承載滾珠的數目，以提高串列式多頭滾珠螺旋副的承載能力，其優越性顯而易見。這就是真正意義上的，把一整條螺旋滾道上的承載滾珠分段取用，是分段的本質和目的所在。
以串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘的組合，來實現自動開啟傘的單手閉合，其特征在于，在自動開啟傘的傘桿上增加可在傘桿上下移動的串列式多頭滾珠螺旋副，壓縮自動開啟傘的彈簧。
以下是發明人給出的串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘組合的較佳實施例，需要指出的是，本發明中的串列式多頭滾珠螺旋副能夠應用的場合很多，并不限于該實施例。以串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘的組合來實現本發明中的第二個發明目的，也并不限于實施例中的唯一形式，發明人之所以選擇該組合方式，是使傘的下盤、中盤、開傘彈簧等部件的外徑空間尺寸最小。
把串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘組合，用一只手閉合傘就會和開傘時一樣的方便。現有的自動開啟傘，利用彈簧的張力將傘打開。但是，當你一只手提著東西、或抱著小孩、或騎行自行車時，或是殘疾人，要用一只手將傘閉合，就不會與開啟傘時一樣的便利、安全。傘在開啟時是利用彈簧的張力，閉傘須使張開的彈簧被壓縮，壓縮彈簧的工作可由串列式多頭滾珠螺旋副來完成，其動力是人手對傘柄(傘桿)的旋轉。這對于常見的滾珠螺旋來洗是不能勝任的，其雖然能也壓縮開傘彈簧，但需要旋轉傘柄(傘桿)的圈數太多(螺旋升角小)，低轉速時所能傳遞行程的效率也很低，因此，串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘的組合是實現第二個發明目的充分而必要的條件。
依據開傘彈簧的張力，選用強度、硬度、耐磨度及抗老化性能均符合要求的工程塑料，制作串列式多頭滾珠螺旋副的螺旋軸套和滾珠螺母，采用注塑法一次成型。滾珠螺母的注塑成型因其有內螺旋滾道及反向器的回珠槽，可采用活動型芯或硅橡膠型芯來完成制作。選用雙圓弧滾道型面，鋼制滾珠。螺旋升角應考慮彈簧被壓縮的長度、閉傘時旋轉手柄的圈數來具體確定。一般情況下，閉合傘時旋轉手柄的圈數應小于兩周(小于720度)，彈簧的壓縮長度為40mm較適宜。應用于自動開啟傘中的串列式多頭滾珠螺旋副的螺旋升角，可以根據上述條件來確定。本實施例中，有專門為自動開啟傘設計的兩種形式的串列式多頭滾珠螺旋副，可供選用第一種參見圖5，圖5是用于實現自動開啟傘單手閉合的串列式雙頭滾珠螺旋副。圖中符號所表示的是25滾珠螺母，26滾珠螺母上的耳狀搭掛孔，27滾珠螺旋軸套，28滾珠。
第二種參見圖6，圖6是用于實現自動開啟傘單手閉合的，設置有兩條平行并列閉合滾珠循回路的串列式三頭滾珠螺旋副。圖中符號所表示的是25滾珠螺母，26滾珠螺母上的耳狀搭掛孔，27滾珠螺旋軸套，28滾珠。
這兩種形式的串列式多頭滾珠螺旋副，與自動開啟傘組合，都能安全、可靠、便捷地實現傘的單手開啟與閉合。
另外，在設計滾珠螺母內螺旋滾道反向器的回珠槽時，要特別注意符合滾珠通過回珠槽時的逐步卸載和逐步加載的工作特性要求。避免滾珠的突跳和沖擊，盡可能減小滾珠在運動中的震動。在整條閉合的滾珠反復循環回路中，滾珠與滾珠之間的間隙總和，應控制在不大于二分之一個滾珠直徑的范圍內為宜。以使開、合傘的過程靈巧舒展、圓潤流暢。為方便滾珠螺母與滾珠螺旋軸套之間滾珠的安裝，在滾珠螺旋軸套下端5mm區間的螺旋滾道應稍微加深、加寬，并稍稍降低滾珠螺旋軸套牙頂的高度，以利于滾珠導入螺旋副。
參見圖3，圖3是本發明中串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘組合的結構圖。圖中符號所表示的是1正六方形截面的(中空)傘桿，2上盤，3上盤限位擋圈，4上盤“T”形限位銷，5鉚釘(把上盤限位擋圈、傘桿與“T”形限位銷固定在一起)，6中盤(與開傘彈簧套為整體)，7中盤彈簧套外圓周壁上的耳狀搭接孔，8開傘彈簧，9鋼制拉桿聯接掛鉤，10下盤，11螺旋軸套限位卡，12滾珠螺母，13滾珠螺母上的耳狀搭掛孔，14滾珠螺旋軸套，15傘頂螺帽。
選用截面為正六方(非圓)形的鋼制或鋁合金中空傘桿，在傘桿的頂端，套入傘的上盤，上盤的中心孔為傘桿正六方形截面的外接圓，便于正六方形傘桿，在上盤中心孔內自由旋轉。再將上盤限位擋圈置于上盤的下方，限位擋圈的中心孔為正六方形，與傘桿截面相吻合。“T”形限位銷的上端有一短圓柱形凸臺，它與上盤中心孔上部的圓形凹孔相吻合，下部為正六方形截面的實心桿，用以插入正六方形傘桿腹腔內與傘桿裝配吻合。在上盤限位擋圈的徑向有一前后貫通的小孔，“T”形限位銷下部桿體中部亦有一徑向小孔，調整這兩個小孔可與傘桿上適當位置的小孔一致且徑向貫通。在貫通的小孔中穿入鉚釘，把限位擋圈、傘桿與“T”形限位銷鉚固在一起。使得上盤在“T”限位銷與限位擋圈之間，可以自由旋轉，但不能向上或向下移動。
在上盤中心凹孔外壁制有羅紋，用于安裝傘頂螺帽。當上盤連接上傘骨架并敷設傘衣后，傘頂螺帽會把傘頂中心部的傘衣壓緊在上盤，使傘衣得到固定。這時若旋轉傘桿，上盤及傘頂螺帽、傘骨架，傘衣均不隨傘桿轉動。
傘的中盤與開傘彈簧套為整體，套的下端是用作和開傘橫撐相連接的中盤，開傘彈簧置于套內，一并穿套在傘桿上。彈簧和中盤套既能沿傘桿上、下滑移，亦可以在傘桿上自由地轉動。在彈簧套的外圓周壁上，設置有安裝拉桿掛鉤的耳狀搭接孔。耳狀搭接孔的設置個數一般和傘用串列式多頭滾珠螺旋副的頭數一致，但最少應設置兩個。其設置的位置須和開傘橫撐的方位錯開，以免影響到拉桿掛鉤的安裝。傘的下盤頂在開傘彈簧的下端，其穿套傘桿的中心孔為傘桿正六方形截面的外接圓。下盤不僅可以沿傘桿上、下滑移，還可使傘桿在其中心孔內自由旋轉。設置并安裝在下盤上的與中盤開傘橫撐相聯接的鋼絲斜拉桿，和普通自動開啟傘所用的相同。在下盤的外圓周設置有豎直滑道，其設置、安裝方位均應和中盤彈簧套外圓周壁耳狀搭接孔的方位一致且數目相等。使連接滾珠螺母與中盤彈簧套的拉桿掛鉤桿體，在豎直滑道內上、下滑移。以保證滾珠螺母與中盤、下盤在運動中或靜止狀態時，都始終保持同一相位角，不致發生扭轉現象，保證傘的開合自如與使用便利。
在下盤之下是一支串列式多頭滾珠螺旋副，滾珠螺旋副的軸桿被設計成為空心軸套，軸套的內孔為正六方形，與傘桿正六方形截面吻合，穿套在傘桿上，可沿傘桿上、下滑移，但傘桿不能在螺旋軸套內孔中旋轉。多頭滾珠螺旋軸套的外螺旋滾道高度，由中盤和下盤間開傘彈簧被壓縮的長度，再加上螺母的高度即可確定。滾珠螺旋軸套的下端設有與傘柄處、閉傘欽鍵掛鉤相吻接的長條孔縫，當閉合雨傘時，欽鍵掛鉤鎖住螺旋軸套，而螺旋軸套又被安置在下盤底端內的螺旋軸套限位卡聯接在下盤上，可隨傘桿旋轉而不能與下盤脫離。從而使得螺旋軸套、下盤、中盤聯接為一體，閉傘后在彈簧的張力的作用下，下盤、中盤也不能脫開滾珠螺旋軸套自行上移，使雨傘保持閉合狀態，不會因彈簧張力的作用，使雨傘出現一定程度的張開。
在多頭滾珠螺旋軸套上安裝有滾珠螺母，當旋轉傘柄(旋轉傘桿)時穿套在傘桿上的多頭滾珠螺旋軸套也隨傘桿一同旋轉。在滾珠螺旋軸套向右(逆時針)轉動時，帶動滾珠螺母直線向下運動，滾珠螺母上設置有與中盤彈簧套外圓周壁耳狀搭接孔相同的搭掛耳狀孔，并以鋼制聯接拉桿掛鉤與中盤套聯接。中盤彈簧套被連接拉桿限制，也會直線下移，從而使彈簧壓縮，達到閉合傘的目的。需要說明的是，串列式多頭滾珠螺旋軸套在閉合傘的過程中，既隨傘桿的旋轉而轉動，又在彈簧被逐漸壓縮的過程中，沿傘桿直線下移，最終被傘柄處的欽鍵掛鉤鎖住，自動開啟傘完全閉合。
處在傘桿最下端的傘柄，也有別于普通傘的傘柄。參見圖4，圖4是本發明中的分上、下兩段結構的傘柄。圖中符號所表示的是1正六方形截面的中空傘桿，16上段傘柄(可以傘桿為中心旋轉)，17下段傘柄(與傘桿牢固地結合為一體)，18環形擋圈，19鉚釘(把環形擋圈與傘桿固定在一起)。
傘柄的外形為一圓柱體，由上、下兩段組成，下段傘柄是整個傘柄的主體部分，與傘桿牢固地結合為整體，轉動下段傘柄，傘桿也隨之轉動。上段傘柄只是整個傘柄的輔助功能部分，其高度為20mm，只占整個傘柄的一小段。上段傘柄內套管的中心孔，為傘桿正六方形截面的外接圓，穿套在傘桿上，可以以傘桿為中心自由旋轉，內套管的下端頂在下段傘柄的內底部。在上段傘柄的上端面內，設置有環形擋圈，環形擋圈的中心孔與傘桿正六方形截面一致，穿套在傘桿上，且與傘桿鉚固在一起，以限制上段傘柄向上滑移。在上段傘柄的上端面與環形擋圈之間，及上段傘柄內套管下端面與下段傘柄內底部之間均應設置銅質小墊圈，用以減輕磨擦力，降低部件磨損的速度，增加上段傘柄的旋轉靈便程度。
開傘時欽下傘柄處的按鍵，使欽鍵掛鉤松開串列式多頭滾珠螺旋軸套。在開傘彈簧張力的作用下，滾珠螺母自動直線向上滑升，中盤也向上升移，帶動下盤一起上行。多頭滾珠螺旋軸套上端被安裝在下盤底部的限位卡所限制，與下盤聯接在一起，并且同下盤一起上移。所不同的是滾珠螺母、下盤沿傘桿直線向上滑升不旋轉。而多頭滾珠螺旋軸套卻在帶動傘桿旋轉的同時，自己又隨著彈簧的緩緩張開，沿傘桿向上滑升。由于傘衣及傘骨架、上盤、中盤彈簧套、彈簧、下盤、滾珠螺母等，其質量比傘桿要大的多，慣性也大的多。而傘桿、包括傘柄及螺旋軸套，質量很輕，慣性也小的多，滾珠螺旋不具有自鎖特性，因而，很容易受滾珠螺母上升的帶動而旋轉。因此，只要握住上段傘柄，手掌的下部微微放松下段傘柄，在開傘彈簧張力的作用下，傘桿自動向左(順時針)旋轉，下盤、中盤直線向上滑升，雨傘自動開啟。
由雨傘各部件受力分析知道，滾珠螺母受到的彈簧張力是由聯接拉桿掛鉤傳遞的純軸向張力，在下段傘柄被握緊時，螺旋軸套不能旋轉，滾珠螺母要向上移動，必須旋轉，并且只能通過聯接拉桿掛鉤來向其它部件傳遞旋轉(徑向)分力，推動下盤、中盤彈簧套，并通過與下盤、中盤彈簧套相聯接的鋼絲斜拉桿、開傘橫撐等，使上盤及整個雨傘(除傘桿外)旋轉上升，這不可能實現。串列式多頭滾珠螺旋副雖然不具有自鎖特性，但組合于自動開啟傘后，由于傘衣及傘骨架、上盤、中盤彈簧套、彈簧、下盤、滾珠螺母等，其質量較大，慣性也大，再加上旋轉部件之間存在的摩擦力。當緊握下段傘柄不使其旋轉(限制滾珠螺旋軸套旋轉)時，僅僅憑彈簧的張力，滾珠螺母不會緩緩旋轉并帶動下盤、中盤彈簧套及整個雨傘(除傘桿外)旋轉上升，使傘開啟。由此可知，串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘的組合(可以實現單手開、合的傘)，在使用中是很安全的，即使是閉合傘的過程中有停頓、停止、中斷(沒有連續旋轉傘柄閉合傘)的情況出現，雨傘也不會發生迅速、突然、自動開啟的情況。
與開啟傘不同，閉合傘時，旋轉下段手柄(旋轉傘桿)使螺旋軸套旋轉，帶動滾珠螺母直線下移，拉動中盤、推動下盤沿傘桿直線下行，彈簧被充分壓縮，這是一個正傳動過程。開啟雨傘時，握住上段傘柄，欽下傘柄處的按鍵，松開下段傘柄，受彈簧張力的作用，滾珠螺母自動直線向上運動，帶動螺旋軸套及傘桿旋轉(與開傘時旋轉方向相反)，中盤、下盤在彈簧的張力帶動下也沿傘桿直線上升，直到雨傘完全被打開，是逆傳動過程。
為減小旋轉部件間的接觸面摩擦，降低部件非正常損耗。尚須在上盤與“T”形限位銷、上盤與上盤限位擋圈之間設置銅質小墊圈。在下盤與多頭滾珠螺旋軸套頂端的旋轉接觸面之間，設置銅質小墊圈，盡可能減小摩擦，降低磨損。使傘的開啟、閉合輕巧靈便，經久耐用。
應用串列式多頭滾珠螺旋副來壓縮開傘彈簧，實現雨傘的單手開啟與閉合，不僅可以用于直桿傘，而且可以用于二折(疊)自動開啟傘。二折(疊)自動開啟傘同樣是利用了彈簧的張力，使傘自動開啟。而當傘在開啟或閉合時，傘的中盤、下盤上升或下移的運動區間均在上節傘桿的范圍之內。因此只要設定二節傘桿的抗扭轉強度，主要是兩節傘桿的結合部的抗扭轉強度足夠，串列式多頭滾珠螺旋副便可以使二折傘實現與直桿傘一樣的單手開啟、閉合。在二折傘的兩節傘桿結合部，有一圓弧形凸鍵，開傘時，當下節傘桿從上節傘桿腹腔中抽出時，圓弧形凸鍵彈出，鎖住并保持兩節傘桿相對的固定長度不變。閉傘時，旋轉手柄(旋轉傘桿)，中盤、下盤均會下移，當下盤下端的螺旋軸套壓下圓弧形凸鍵，因下節傘桿上端與上節傘桿腹腔中的彈簧(收縮傘桿的彈簧)連接著，彈簧的拉力會使下節傘桿迅速縮入上節傘桿的腹腔中。同時，手柄處的欽鍵掛鉤鎖住已下移到位置的螺旋軸套，使傘不得自行張開，完成了傘的閉合。
權利要求
1.一種串列式多頭滾珠螺旋副，由滾珠螺母、滾珠螺旋軸、反向器構成，其特征在于，按以下方法制備串列式雙頭滾珠螺旋副在一個導程中，設置兩條相互獨立的螺旋滾道，在滾珠螺母內部的第一條螺旋滾道上安放適當數目的承載滾珠，這些承載滾珠排列在一起只占到整條螺旋滾道的一小段，在這一小段的末端，設置了反向器，反向器的回珠槽連接到了滾珠螺母內部的第二條螺旋滾道上安放有相同數目承載滾珠的一小段滾道的起始端，在這一小段的末端，又設置了第二個反向器，這個反向器的回珠槽又連接到滾珠螺母內部的第一條螺旋滾道上安放有承載滾珠的一小段滾道的起始端，把滾珠螺母內部的兩條螺旋條滾道上的兩個小分段，由兩個反向器的回珠槽，連接成一條閉合的滾珠循環回路，從而完成了滾珠的往復循環運動；串列式三頭滾珠螺旋副在一個導程中，設置三條相互獨立的螺旋滾道，在滾珠螺母內部的三條螺旋滾道上都安放有適當數目的承載滾珠，它們分別只占這三條螺旋滾道中的一小段，且使這些滾道分段在圓周上均等分布，另設置有三個反向器，由反向器的回珠槽依次將這三個滾道分段的尾端與相鄰滾道分段的首端相連接，同樣形成了一條閉合的滾珠反復循環回路，使滾珠運動循環往復；串列式多頭滾珠螺旋副在一個導程中設置多條相互獨立的螺旋滾道，把滾珠螺母內部的每一條螺旋滾道劃分為若干個分段，只取用其中的一個分段來安放適當數目的滾珠，且使取用的滾道分段沿圓周均等分布，再設置多個反向器，由反向器的回珠槽依次將每個滾道分段的尾端與相鄰滾道分段的首端連接，形成一條以多個滾道分段、串列循環的滾珠運動的閉合回路，使滾珠的運動循環往復。
2.如權利要求1所述的串列式多頭滾珠螺旋副，所述滾珠循環回路中的反向器在一條閉合滾珠循環回路中可以設置多個，以連接所對應的螺旋滾道分段。
3.串列式多頭滾珠螺旋副與自動開啟傘的組合方法，其特征在于，在自動開啟傘的傘桿上增加可在傘桿上下移動的串列式多頭滾珠螺旋副，壓縮自動開啟傘的彈簧。
全文摘要
本發明屬于螺旋傳動技術領域，涉及一種串列式多頭滾珠螺旋副及其與自動開啟傘的組合。本發明公開了一種串列式多頭滾珠螺旋副，在一個導程中設置多條相互獨立的螺旋滾道，把滾珠螺母內部的每一條螺旋滾道劃分為若干個分段，只取用其中的一個分段來安放適當數目的滾珠，且使取用的滾道分段沿圓周均等分布。再設置多個反向器，由反向器的回珠槽依次將每個滾道分段的尾端與相鄰滾道分段的首端連接，形成一條以多個滾道分段、串列循環的滾珠運動的閉合回路。簡便、有效地實現了滾珠在多頭滾珠螺旋傳動中的反復循環運動。本發明還公開了在自動開啟傘上組裝、連接串列式多頭滾珠螺旋副，并以其壓縮開傘彈簧，實現開啟傘的單手閉合。
文檔編號F16H25/22GK1439319SQ0311440
公開日2003年9月3日 申請日期2003年1月6日 優先權日2003年1月6日
發明者白新元 申請人:白新元