驱动系统和用于驱动轴的驱动子组件的制作方法

本发明大体上涉及对从动轴提供轴承支撑的装置和方法，该从动轴可以包括叶轮或其它用于搅拌流体的装置，并且可以在混合器或混合系统中被采用。

背景技术：

在诸如混合器或混合系统的材料加工设备中，通过球形和/或锥形的轴承组件支撑可旋转的轴组件是常见的。这种支撑通常通过将轴承组件放置在沿可旋转的轴的不同的轴向位置来完成。具体地，混合系统可以包括叶轮驱动输出轴和空心轴，该叶轮驱动输出轴延伸到混合容器中以驱动叶轮，该空心轴可包围输出轴的一部分。空心轴被可旋转地联接至输出轴，并具有被驱动以将旋转运动传递至空心轴的齿轮。可采用第一轴承或轴承组来支撑输出轴，同时可利用第二轴承或轴承组来支撑空心轴。

在混合系统运行过程中，由于各种混合条件，输出轴可能承受高负荷和弯曲力。这些条件可包括，例如轴速、待混合的材料的物理性质和轴长。这些力可以转化为可能导致输出轴径向挠曲的弯曲力。第一轴承和第二轴承或第一轴承组和第二轴承组可以将空心轴与输出轴和输出轴经受的相关的弯曲载荷分开。这可以防止空心轴向混合系统的其它部件传递不希望的负载的可能性。

然而，第二轴承或第二轴承组与齿轮可被空心轴的被第二轴承或第二轴承组围绕的一部分或被附接到空心轴的这一部分的单独的部件径向地和/或轴向地分开。这样，齿轮的被传递至空心轴并且从而被传递至输出轴的旋转不直接由第一轴承或第二轴承或者第一轴承组或第二轴承组支撑。此外，第一轴承和第二轴承或第一轴承组和第二轴承组中的每一个可能需要各自类型的润滑剂(例如用于一个轴承的润滑油和用于另一个轴承的润滑脂)来运行。这可能需要多个润滑剂源和输送机构。

混合系统还可以包括框架组件和安装在框架组件上的轴承壳体(例如轴承盖)，该轴承壳体容纳第一轴承和第二轴承或第一轴承组和第二轴承组中的每一个。轴承壳体包括多个部件，并且可被以各自轴承的轴承孔相互未准确对齐这样的方式安装。这可能会导致输出轴和空心轴之间未对准。

鉴于上述情况，需要一种改善轴承精度和性能同时减少将齿轮的运动传递至从动轴所需的部件总数的装置和方法。此外，需要一种允许多个轴承被同一润滑剂润滑的轴承布置。

这些需求和其它的需求被本公开解决。

技术实现要素：

根据本公开的方面，提供了一种驱动子组件，该驱动子组件可包括沿纵向轴线从第一端部面延伸至第二端部面的毂。毂可以具有外圆周表面和内圆周表面。驱动子组件可以进一步至少包括第一轴承组件的第一内座圈和第一滚子以及被附接至毂的第二端部面的齿轮。齿轮可以具有第二内圆周表面，该第二内圆周表面可被布置成与第二轴承组件接合。根据本公开的方面，外圆周表面可以限定在第一端部面附近的第一凹部以及沿纵向轴线在第一凹部和第二端部面之间的肩部。第一内座圈和第一滚子可以被安装在肩部上，并且第一内圆周表面可以限定在第二端部面附近的第二凹部。

根据本公开的另一方面，一种用于混合装置的驱动系统可以将输入轴的旋转运动传递给混合装置的输出轴，并且该驱动系统包括壳体，该壳体具有被构造成接纳输入轴的第一壳体以及具有第二壳体，第二壳体包括圆筒形壁，该圆筒形壁从第二壳体朝向第一壳体延伸并且被布置成接纳输出轴。驱动系统可以进一步包括被安装在圆筒形壁上的毂、被附接至毂并且被构造成将输入轴的旋转运动传递给毂的齿轮、被可操作地定位于毂与第一壳体之间的第一轴承组件以及被可操作地定位于圆筒形壁与齿轮之间的第二轴承组件。此外，驱动子组件可以包括多个密封件，这多个密封件位于壳体与毂之间，使得以同一流体对第一轴承组件和第二轴承组件进行润滑，并且防止该流体接触输出轴。

根据本公开的又一方面，一种用于驱动输出轴的方法可以包括对齿轮施加力，引起毂的旋转运动，以及将输出轴与毂接合，引起输出轴的对应于毂的旋转运动的旋转运动。根据本公开的方面，毂可以包括限定了第一凹部和肩部的外圆周表面、限定了第二凹部的内圆周表面以及至少包括被安装在肩部上的第一轴承组件的第一内座圈和第一滚子。此外，齿轮可被附接至毂并且与第二轴承组件的第二滚子接合，该第二轴承组件被定位成沿纵向轴线处于第二凹部下方。

附图说明

图1示出了根据本公开的方面的混合装置的马达和该混合装置的驱动系统的横截面图。

图2为图1的包括根据本公开的方面的驱动子组件的一部分的放大图。

图3示出了根据本公开的方面的壳体组件的第二壳体的透视图。

图4a示出了根据本公开的方面的驱动子组件的前透视图。

图4b示出了根据本公开的方面的驱动子组件的俯视透视图。

图5示出了根据本公开的方面的驱动子组件的和壳体组件的一部分的分解图。

图6示出了根据本公开的方面的壳体组件的局部横截面图。

具体实施方式

值得注意的是，除非上下文另有明确规定，否则如本文中的说明书和所附权利要求所使用的单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“这个(the)”可以包括复数参考物。此外，除非另有规定，否则如本文中所使用的术语“大体”或“大体上”的意思是“在程度上相当大，”或“该术语所指定的对象大部分地但不必是完全地。”除非在本文中另有说明，否则在本文中列举的数值范围仅仅旨在作为单个地涉及落入该范围中的每一个单独数值的速记方法，并且每个单独的数值均被包含到本说明书中，如同其在本文中已被单个地列举。本文中所描述的所有方法可以以任何合适的顺序被执行，除非在本文中另有说明或上下文另有明确否定。

现在，将参考附图详细描述本公开的方面，其中，除非另有规定，否则相同的附图标记通篇指示相同的元件。

图1示出了根据本公开的方面的混合装置1的马达10和该混合装置的驱动系统100的横截面图。驱动系统100将被马达10驱动的输入轴12的旋转运动传递至驱动系统100的输出轴102。输出轴102可以延伸穿过驱动系统100的壳体组件104并且延伸到容器或其它容器(未示出)中。叶轮、叶片或其它部件(未示出)可被固定地附接到输出轴的端部处并且被构造成通过输出轴102的旋转而使容器内的流体混合。

壳体组件104包括第一壳体104a和凸缘104c，该第一壳体104a被安装在以及被附接至第二壳体104b上，该凸缘104c从第一壳体104a延伸以支撑马达10。凸缘104c接纳输入轴12。第一壳体104a可以通过多个螺栓或通过本领域已知的其它紧固件而被可拆卸地附接至第二壳体104b，该多个螺栓被螺母固定或被接纳在围绕第一壳体104a和第二壳体104b的外周形成的螺纹孔中。运行室106被限定为处于第一壳体104a和第二壳体104b之间并且接纳输入小齿轮轴108，该输入小齿轮轴108与输入轴12接合并且延伸穿过第一壳体104a的凸缘104c的一部分。

输入小齿轮轴108与第一中间齿轮110接合，该第一中间齿轮110被固定地附接至第一中间小齿轮轴112的端部。第一中间小齿轮轴112被第一中间轴承组件114对准并支撑以进行旋转。第一轴承组件114可以包括滚珠轴承、滚针轴承或类似物的组合。第一中间小齿轮轴112的旋转引起第二中间齿轮116进行旋转，该第二中间齿轮与第一中间小齿轮轴112接合并且被固定地附接至第二中间小齿轮轴118的端部。第二中间小齿轮轴118被第二中间轴承组件120对准并支撑以进行旋转。第二轴承组件114可以包括滚珠轴承、滚针轴承或类似物的组合。

第一中间小齿轮轴112和第一轴承组件114位于中间壳体122的第一壁122a内。第二中间小齿轮轴118和第二轴承组件120位于中间壳体122的第二壁122a内。第二壁122a包括纵向开口122c，第二中间小齿轮轴118穿过该纵向开口122c与驱动子组件150接合，在下文参考图2、图4a和图4b对该驱动子组件150更详细地进行描述。

驱动子组件150位于驱动系统100的第一轴壳体124和第二轴壳体126之间。第一轴壳体124和第二轴壳体126中的每一个都限定了一圆筒形的壁，当输出轴102被安装在驱动系统100中时，该圆筒形的壁围绕该输出轴102的一部分。第一轴壳体124是形成在第一壳体104a中并且从该第一壳体104a延伸的管状壳体，并且该第一轴壳体124被盖128封闭，该盖128包括检测输出轴102的速度的传感器130。另外，传感器130可以检测输出轴102关于第一轴壳体124的位置(轴向位置)。用于限制输出轴102的轴向运动的止推板132被附接至输出轴102的位于第一轴壳体124内靠近传感器130的端部。

第二轴壳体126可以包括第一外表面126a、第二外表面126b和第三外表面126c。第一外表面126a可以具有比第二外表面126b的外径小的外径，该第二外表面126b的外径可以小于第二轴壳体126的第三外表面126c的外径。如图1所示，输出轴102延伸穿过第二轴壳体126并且穿过被限定在第二壳体104a的壁中的孔134从第二壳体104a延伸出来。

图2是图1的包括根据本公开的方面的驱动子组件150的一部分的放大图。驱动子组件150包括输出齿轮200和毂202。如图2所示，第二中间小齿轮轴118与输出齿轮200接合，该输出齿轮200包括毂202被附接在其上的安装表面200a。毂202包括基座202a，该基座202a限定了用于接纳紧固件201的凸缘，该紧固件201用于将毂202固定地附接至齿轮200。紧固件201可以包括螺栓、螺钉或本领域中已知的能够使分开的部件结合的其它类型的紧固件。

毂202包括从基座202a延伸并且具有外圆周表面的主体，该外圆周表面包括第一外圆周表面202b(在后文被称为“第一毂外表面202b”)和第二外圆周表面202c(在后文被称为“第二毂外表面202c”)。如图2所示，第一毂外表面202b从基座202a延伸，第二毂外表面202c从第一毂外表面202b延伸。第一毂外表面202b的直径大于第二毂外表面202c的直径，使得形成了肩部202d，第一输出轴承组件204可被安装在该肩部202d上。第一输出轴承组件204可以是滚珠轴承、滚针轴承或等效的轴承组件。根据本公开的方面，第一输出轴承组件204包括第一内座圈204a、第一滚子204b和第一外座圈204c。第一内座圈204a和第一滚子204b可被安装和附接至毂202，使得当驱动子组件150位于壳体104中时第一滚子204b与第一外座圈204c接合。第一外座圈204c被附接至第一轴壳体124。替代地，整个第一输出轴承组件204可被安装和附接至毂202，使得在将驱动组件150安装至壳体104中的过程中，第一外座圈204c紧密地配合(例如摩擦配合)或附着到第一轴壳体124的一部分的内表面。

可在第一毂外表面202b中形成毂外凹部202e，该第一毂外表面202b处于毂202的与输出轴102的包括止推板130的端部对应的第一端部面202f的附近(例如在该第一端部面202f处或者靠近该第一端部面202f)。第一端部面202f被设置在毂的位于第一轴壳体124内的端部上。第一密封件206可以位于毂外凹部202e中以在第一轴壳体124和毂202之间形成密封。第一密封件206将第一润滑剂缓冲区208与子室210分开，止推板132和传感器130的延伸进入壳体104中的部分位于该子室210中。相应地，第一密封件206防止运行室106中所提供的用于润滑第一输出轴承组件204的润滑流体(在后文被称为“润滑剂”)进入子室210以及接触输出轴102。

第二端部面202g被设置在毂202的围绕第二轴壳体126的端部上。如图2所示，毂202的第二端部面202g可以包括阶状部分202h，该阶状部分202h的形状可被设置为接纳输出齿轮200的围绕第二输出轴承组件212的部分。第二输出轴承组件212可以是滚珠轴承、滚针轴承或等效的轴承组件。根据本公开的方面，第二输出轴承组件212包括第二内座圈212a、第二滚子204b以及第二外座圈212c。第二内座圈212a和第二滚子204b可被安装和附接至第二轴壳体126，第二外座圈212c可被安装和附接至齿轮内表面200b。当驱动子组件150位于壳体104中时，第二滚子212b可以与第二外座圈212c接合。替代地，整个第二输出轴承组件212可被安装和附接至输出齿轮200的齿轮内表面200b，使得当驱动子组件150位于第二轴壳体126上时第二内座圈212a紧密地配合(例如摩擦配合)到或附着于第二轴壳体126的第三外表面126c上。

可在驱动子组件150的第一内圆周表面中形成内毂凹部202i，该第一内圆周表面可由毂202的处于毂202的第二端部面202g附近(例如，在该第二端部面202g处或靠近该第二端部面202g)的内表面(在后文为“内毂表面202j”)限定。内毂凹部202i可以包括一系列的阶状部分，在该内毂凹部202i中，第二密封件214位于第二润滑剂缓冲区216和间隙218之间，该第二润滑剂缓冲区216由内毂凹部202i以及第二轴壳体126的第一外表面126a和第二外表面126b限定。第二密封件214、间隙218以及内毂表面202h和第二轴壳体126的第一外表面126之间的交界面提供了处于运行室106内的密封区域(例如干井部(drywell))，该密封区域可被填充或基本被填充有润滑剂。根据本公开的一个方面，第一轴承组件204或第二轴承组件212可以通过导管或通过其它专门用于局部地输送润滑剂的机构而被直接润滑。

第二密封件214可以位于分隔件220(例如垫片或衬垫)上方，该分隔件220位于第二输出轴承组件212和毂的第二端部面202g之间。根据本公开的方面，分隔件220可被成型为扁平环的形状并且被定位成使扁平环的表面与第二密封件214抵靠。分隔件220可以防止第二密封件214或第二输出轴承组件212的一个或多个部件沿毂202的纵向轴线a移动，并且防止对第二密封件214造成磨损或使损坏最小化。如图2所示，对于输出轴102，毂202的纵向轴线a与输出轴102的纵向轴线(未示出)重合。

第二密封件214可以位于内毂凹部202i中以在第二轴壳体124和毂202之间形成密封。第二密封件214将间隙218与第二润滑剂缓冲区216分开以防止运行室106中的润滑剂移动进入内毂表面202j和第二轴壳体126的第一外表面126a之间的交界面。对于将混合装置1应用于食品更重要的是，第二密封件214防止润滑剂在第二轴壳体126的区域中与输出轴102接触。

第一密封件206相对于毂202和第一轴壳体124的布置，与第二密封件212相对于毂202和第二轴壳体124的布置相结合，有助于以运行室106内所提供的同一润滑剂(例如润滑油)来对第一输出轴承组件204和第二输出轴承组件212进行润滑。因此，不需要在驱动系统100内分别采用不同的润滑剂和不同的润滑剂源来润滑第一输出轴承组件204和第二输出轴承组件212。驱动子组件150使第一输出轴承组件204和第二输出轴承组件212能够被来自于同一润滑剂源的同一类型的润滑剂润滑，同时确保润滑剂不与输出轴102接触。第一密封件206和第二密封件214中的每一个可以是o型环、衬垫、迷宫式密封件、垫圈或本领域中已知的其它密封机构。第一密封件206和第二密封件214可以由弹性材料(例如热固性材料、热塑性塑料等)、软金属或本领域中已知的用于形成密封件的其它材料形成。

驱动子组件150的输出齿轮200对第二输出轴承组件212进行设置(set)。因此，输出齿轮200限制/允许轴承滚子和座圈之间存在一定量的轴向间隙，和/或限制/允许轴承滚子和座圈之间存在一定量的轴向干涉(预压紧)；或更普遍地限制/允许轴承滚子所允许进行的一定量的轴向移动。输出齿轮200旋转并使输出轴102发生旋转，该旋转由第二输出轴承组件212支撑。用输出齿轮200对第二输出轴承组件212进行设置可以对第二输出轴承组件212提供改善的运行性能和运行精度，从而使输出轴102相比于通过轴承盖设置的轴承组件具有改善的运行性能和运行精度。而且应理解的是，第一轴壳体124通过第一外座圈204c和第一轴壳体124的内表面的附接/接合以及通过第一外座圈204c与第一滚子204b的接合限制了第一滚子204b和第一外座圈204c的轴向移动。相应地，输出齿轮200和第一轴壳体124各自执行与可被用于设置第一输出轴承组件204或第二输出轴承组件212中的任一个的轴承盖类似的功能，因此消除了对该轴承盖的需求。进一步地，对附接有毂202的输出齿轮200进行定位，使得输出齿轮200与第二中间小齿轮轴118接合，可使第一输出轴承组件204和第二输出轴承组件212二者在壳体组件104内有效地径向对齐。

根据本公开的方面，驱动子组件150包括由输出齿轮200的内表面(在后文被称为“齿轮内表面200b”)限定的第二内圆周表面。齿轮内表面200b提供容纳第二输出轴承组件212的轴承孔。结果是，输出齿轮200使部件之间的多个交界面被最小化，这有助于由第二输出轴承组件212对输出齿轮200的旋转运动进行支撑。更具体地，根据本公开的方面，输出齿轮200可以与第二输出轴承组件212直接接合/被安装在该第二输出轴承组件212上。因此，输出齿轮200的运动由第二输出轴承组件212支撑，而无需将额外的部件可操作地定位在输出齿轮200和第二输出轴承组件212之间。对包括与第二输出轴承组件212直接接合的输出齿轮200的驱动子组件150进行的布置改善了驱动系统100在输出轴102的旋转方面的精度和性能。另外，将输出齿轮200布置成直接附接至毂202以及直接与第二输出轴承组件212接合减少了驱动系统100所需的部件的总数量。减少部件的数量可以改善组装驱动系统100的时间和方便性。

图4a和图4b分别示出了根据本公开的方面的驱动子组件150的前透视图和俯视透视图。驱动子组件150可以被组装成单个部件，其可被安装在驱动系统100中以及可被从驱动系统100移除和替换。如图4a和图4b所示，根据本公开的方面，驱动子组件150可以包括：齿轮200、毂202以及第一输出轴承组件204的第一内座圈204a和第一滚子204b，这些部件被组装成单个部件以安装在驱动系统100中。第一输出轴承组件204包括保持第一滚子204b的第一保持架或第一分隔部400。

如图4b所示，键状凹部402可以形成在内毂表面202j的沿纵向轴线a的部分中，该部分对应于第二外毂表面202c和毂外凹部202e。根据本公开的方面，键状凹部402可以延伸至毂202的第一端部面202f。键状凹部402可以对应于输出轴102的键状部分(未示出)的形状。输出轴102的键状部分可以配合进入键状凹部402中并且可以使毂202与输出轴102可操作地接合(例如锁定)，以使输出齿轮200和毂202的旋转运动被传递至输出轴102(即，转矩被传递至输出轴并且驱动旋转运动)。应理解的是，可以以在输出轴102的外表面中形成键状凹部和从内毂表面202j延伸出键状部分的方式来使用包括键状凹部和键状部分的各种构造。还应理解的是，可采用其它的装置和机构来在不增加润滑剂与输出轴102接触的可能性的情况下使毂202与输出轴102可操作地接合。例如，其它的装置和机构可以包括多个键状凹部和键状部分、花键、锁定销(优选地位于第一密封件206上方)、紧定螺钉及类似物或摩擦配合装置。

根据本公开的另一方面，图4a和图4b的驱动子组件150可以包括未示出的包含第二密封件214、分隔件220的一个或多个部件以及第二输出轴承组件206的一个或多个部件。参考图2，图4a和图4b的被组装为单个部件的驱动子组件150可以包括位于内毂凹部202i内的第二密封件214和位于第二端部面202g与第二外座圈212c之间的分隔件220，该分隔件220被固定至内齿轮表面200b。如图2所示，内齿轮表面200b沿纵向轴线a可与第二端部面202g、第二外座圈212c和分隔件220的至少一部分叠接。

应理解的是，对于根据本公开的分隔件220，可提供具有不同的环形尺寸的分隔件。结果是，被应用在图4a和图4b的驱动子组件150中的分隔件220可以覆盖内齿轮表面200b和第二轴壳体126的第二外表面126b之间的全部径向间隔或该径向间隔的一部分。根据本公开的方面，分隔件220可以覆盖上文所讨论的全部径向间隔，并且当驱动子组件未被安装在驱动系统100中时可以将第二密封件214保持在内毂凹部202i内。

图5示出了根据本公开的方面的驱动子组件150和包括第二轴壳体126的壳体组件104的一部分的分解图。根据本公开的方面，在所提供的驱动系统100中，第二密封件214可以被置于内毂凹部202i中并且分隔件220可以被从安装表面200a向内安置并且至少处于第二外座圈212c和毂202的第二端部面202g(图2)之间。毂202可被紧固件201附接至输出齿轮200，该紧固件201延伸穿过形成在毂202中的第一孔500和形成在齿轮200中的第二孔502。其中紧固件201是带有螺纹的，第二孔502可以至少包括对应的带有螺纹的表面以接纳和固定紧固件201，以将齿轮200固定至毂202。在齿轮200被附接至毂202之前或之后，第一内座圈204a、第一滚子204b和第一保持架或第一分隔部400至少可以被安装和附接至第二毂外表面202c/肩部202d。

从图5可以看出，第二内座圈212a、第二滚子212b和保持第二滚子212b的第二保持架或第二分隔部504可以被安装和附接至第二轴壳体126的第一外表面126a。包括输出齿轮200和毂202的经组装的驱动子组件150可以被安装在第二轴壳体126上，使得第二滚子212b与位于齿轮内表面200b上的第二外座圈212c接合。应理解的是，第一内座圈204a、第一滚子204b和第一保持架或第一分隔部400可以在毂202的子组件和输出齿轮200(至少包括第二外座圈212c)被定位在第二轴壳体126上之前或之后被定位在毂200上，在这之后，可将第一密封件206安置成围绕毂外凹部202e。

将参考图1至图4描述驱动系统100的另外的方面。在对第一密封件206进行定位之后，通过如图1和图2所示的将由第一轴壳体124限定的开口与驱动子组件150的毂202对齐，第一壳体104a可以被安装在第二壳体104b上。如图2所示，由于第一壳体104a位于第二壳体104b上，则第一输出轴承组件204的第一外座圈204c将与第一滚子204b接合，并且第一密封件206将与第一轴壳体124的内表面接合。输出轴102可以被插入穿过孔134和由第二轴壳体126与内毂表面202j限定的通道，从而与图4b中示出的毂202的键状凹部402接合。图1和图2中示出的止推板132可以通过螺栓或通过使得输出轴102被保持就位在驱动系统100内的其它紧固件而被固定至输出轴102的端部。在止推板132被固定之后，盖128可以被固定至第一轴壳体124上。

应理解的是，前述的说明提供了所公开的系统和技术的示例。然而，可以预见的是本公开的其它实施方式可以在细节上与前述示例有所区别。对本公开或本公开的示例进行的所有引述旨在引述在那一阶段所讨论的具体示例，而非旨在暗示对本公开的范围进行任何更广泛的限制。除非另有说明，否则对于某些特征进行区别对待与贬斥的所有语言旨在表明那些特征缺乏优选性，但是不从本公开的范围中完全排除这些特征。