专利名称：轴与孔的联接的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来将一轴可转动地联接到一构件孔口上的一个单一元件。
本发明特别适合于将电动马达凸缘安装到现行的齿轮单元中，但这种应用并不是唯一的，对于这种齿轮单元的买主来说，经常需要将它们与不同大小的马达相配合，通过在同一齿轮箱中装配若干不同的齿轮来获得不同的变速比，而且所采用的马达经常具有不同的轴径。这种减速器的输入齿轮被可传动地联接到一个钢套筒上，该钢套装配在齿轮箱内的轴承中，套筒还带有一个普通矩形截面键槽的孔口。以便接纳马达的驱动轴。马达驱动轴与孔口的公称直径相同，它们借助于普通的钢键实现驱动连接。经常出现的情况是马达驱动轴的直径小于孔口。在这种情况下需要装配一有槽的尼龙套筒来填充轴和孔口之间的环形空隙，并用一根尺寸大于常规尺寸的钢键将它们以驱动的方式相连接，该钢键穿过所述尼龙套筒中的槽。由于在相互驱动接触中同类金属之间的摩擦侵蚀，而且传输扭矩是通过键的作用，比常规高度大的键会趋于倾斜，由于马达和齿轴单元之间安装用的凸缘彼此经常发生歪斜，从而导致轴和套筒的轴向失调，使得齿轮单元中键或轴承的故障经常出现。
本发明的目的在于避免这一问题。
根据本发明的一个单一元件，为了在其中可传动地联接轴，在构件的孔口上制成一矩形截面的普通键槽，其特征在于所说的元件包括使其能够可传动地联接到所说的普通键槽中的装置。还包括一根具有弯曲断面的花键，它可以与所述的孔口中的具有相应弯曲断面的键槽相结合。
为了将具有相同公称直径的轴和孔口可传动地联接在一起，该装置最好是一花键，它的矩形截面与轴中的键槽相同。
弯曲截面键最好比矩形截面键的周边宽些。
具有弯曲截面的键的盖过轴的周边的表面最好是凹形的，它与轴的周边上的凸形相对应。
而且，具有弯曲截面的键的盖过轴的周边的表面，最好在其与具有矩形截面的键相交的部位进行下切。
为了将轴可驱动地联接于直径大于轴的孔口上，单一元件最好还包括一个适于装配在轴和孔口之间的整体套筒，所述的套筒外周边制有弯曲截面的花键，并在所说套筒内周边中制有键槽装置，该装置与轴中的键槽具有相同的矩形截面，因此所说的键槽可以通过常规的具有矩形截面的分离键实现驱动连接。
在套筒外周边上制成的键的中心线和在套筒内周边上制成的键槽中心线最好位于套筒相同半径上，所说键的周边比所说的键槽要宽些。
所说套筒可以是纵向剖分式的。
在这种情况下，该套筒最好沿一直线剖开，该直线与套筒外周边上的键中心线及内周边上的键槽中心线所在的半径在径向上正好方向相反。
该单一元件最好由柔性的增强塑料材料制成。
该材料最好是玻璃填充尼龙。
当采用玻璃填充尼龙之类的柔软增强塑料材料进行制作时，该单一元件可以包括一种压制件。
当单一元件包括一整体套筒并且筒是由柔性增强塑料材料制成时，该套筒最好在其外周边上制有许多小的沿纵向延伸并且沿圆周方向彼此间隔开的脊，以消除制造公差。
做为替换方式，单一元件可由有色金属烧结而成。
在此情况下，金属最好是磷青铜。
当单一元件包括一整体套筒并且该套筒是由柔性增强塑料经非压制的方法制成或由有色金属经烧结而制成时，该套筒的一端最好具有向内突起的凸缘，以便于孔口盲端与轴邻端相啮合。
现在参照附图，在这里仅仅以举例方式对发明加以描述。
图1为一齿轮单元的侧面剖视图，它还包括一台电动马达通过凸缘安装的方式安装在其左端的部分;
图2为一台类似的齿轮单元的侧面剖视图，它还包括二台不同的电动马达分别通过凸缘安装的方式安装在其左端位于输入中心线的上、下侧的部分;
图3是作为图2所示的齿轮单元的一部分的一输入套筒的放大端面图;
图4是一种形式的单一元件的放大剖面图，该元件可以把马达的驱动轴驱动式地连接在输入套筒上，该套筒是图1所示的齿轮单元的一部分;
图5是另一种形式的单一元件的放大端视图，该元件可以把位于输入中心线下方的马达驱动轴驱动式地连接在图2所示的齿轮单元的输入套筒上;
图6a和6b用图解展示了两种形式单一元件的三种不同尺寸范围。
现参照附图，图1所展示的双级减速器的整体主箱10，实质上与图2展示的双级减速器的整体主箱110是一样的。唯一的区别在于主箱10适于支撑在底座12上，而主箱110是由法兰112加以安装的，主箱10包括一内腹板14，该腹板由一个止动螺钉定位(未示出)，还包括一个带有轴承座18的端板16和一个马达安装凸缘20，装在轴承座18中的轴承24内的一个钢套22，具有一个输入齿杆26，齿杆26可用任何合适的方式，如压合、粘接、一种键、止转楔或细齿与钢套22实现可传动地连接。输入齿杆26与一个齿轮28相啮合，该齿轮28被牢固地固定在中间轴30上，而该中间轴又被安装在主箱10中的轴承32上，齿杆34与中间轴成为一体，与一牢固的固定在输出轴38上的输出齿轮36相啮合。此输出轴38被装在主箱10里的轴承座40上，以便与轴套22及齿杆26同轴。
图2展示的减速器有些部分与图1展示的减速器相对应，这些部分使用相同的标号，只是在标号前再加上数字1。例如在图2中输出轴标号为138，中间轴34和输出轴38之间的中心距与轴134和138之间的中心距相同，但齿杆26和34比齿杆126和134的节圆直径小，而齿轮28和36比齿轮128，136节圆直径大。因此图1展示的减速器比图2展示的减速器其减速比明显的大。
所以，图1展示的齿轮单元需要带有小传动轴44的小马达42，在所述的实施例中，小传动轴44与在轴套22远离齿杆26的末端的孔46具有相同的公称直径。传动轴44上有一个横截面为矩形的普通的键槽48，并且通过一单一元件50(见图4)被可传动地联接到孔口46内，元件50是从一种柔性增强塑料材料的压制件上按一定长度进行切割而制成的。该增强塑料材料是由百分之三十至百分之四十的玻璃填充尼龙组成的。元件50有一根与在其中可传动啮合的键槽48相同矩形横截面的花键52，所述的键上带有倒角54，并有一根与孔口46中所制成的弯曲截面的键槽相对应的弯曲截面的花键56，它用来与孔口46的键槽相啮合。(该键槽没有作专门展示，但可参照图3中类似的键槽176)。花键56的周边宽于键52，花键56中能够盖住驱动轴44的圆周的那部分表面58为凹陷形，它与所述的圆周表面的形状相对应，从而给于元件50以最大的支撑，以防止扭矩通过它时而产生倾斜。在键52和表面58接合处具有一下切部60，以确保所述的表面不妨碍与传动轴44的周边紧密的接触。柔性塑料元件50避免了对马达/齿轮单元传动界面的侵蚀并能调整由于齿轮单元上的安装凸缘20与电动马达42的安装凸缘相互歪斜而造成的不同轴度。
图2展示的齿轮单元可被各种不同大小的马达驱动，这样两个马达142和143被局部图解成具有不同尺寸，包括不同大小的传动轴144和145。轴144、145的直径都比轴套122的远离齿杆126端部的孔径146小得多。传动轴144、145有不同尺寸的普通键槽148和149。不同尺寸的马达142和143要求端板116具有供选择使用的安装凸缘120或121。传动轴144和145通过单一构件162和163分别有选择地可传动连接到孔径146中，单一构件162、163除尺寸之外都是相同的。现在将对图5所示的构件162以实施例的方式进行详细描述。
它是由百分之三十至百分之四十玻璃填充尼龙柔性增强塑料材料模制而成的。构件162包括一个套164，此套164适合装于轴144和孔146之间，所述的套在其一端有一向内伸出的凸缘166，以适于孔146的盲端与轴144的邻端间的接合，轴套164的外圆上有许多周向间隔着的沿径向延伸的小脊168，用以消除制造公差。键槽170具有与键槽148相同的矩形断面，它位于套筒164的内圆周面上，所述的内圆周和键槽170在其远离凸缘166的一端有倒角172。轴套164的外表面上还有一弯曲截面的花键174，以便装入孔146中的具有相应弯曲截面的键槽176中(见图3)。键槽148和170可以用通常的矩形断面的钢键171传动地内连，图中用虚线表示之。键174和键槽170的中心线保持在轴套164的同一半径上，尽管它们彼此相当接近。键174比键槽170周边要宽一些，以保持适当强度。柔性塑料元件162的工作原理完全类似于上文描述的表面上不相似的构件50。从而也可以避免马达/减速器驱动表面的摩擦腐蚀，并能调节由于齿轮单元上的凸缘120和电动马达142上的凸缘之间的歪斜所造成的不同轴度。
本发明在图5展示改型的实施例中，轴套164是轴向剖分的。
图中用虚线165表示，该剖分线在径向上正好与键174和键槽170的中心线所在的半径方向相反，以便增加构件162键174和键槽170的中心线位于该半径上，以便增加构件162的柔韧性。在另一改型的实例中凸缘166被省略了，并且构件162可以通过如下的方式来制造，即从一压制的柔性增强塑料材料件上，按一定的长度进行切割。
在本发明图4图5所示的两个改型实施例中，构件50和162可由磷青铜这种有色金属烧结制成。
这样就可以避免马达/齿轮单元传动面间的摩擦腐蚀问题。只不过需要采用大约10%的柔性增强塑料组分，而且造价更贵一些。
值得注意的是不同大小齿轮单元有不同尺寸的钢套，例如与他们的输入齿杆相连的钢套22和122，这些齿轮单元需要相应尺寸范围的元件，例如50和162，其一种范围示于图6a和6b中，首先，小孔径尺寸的钢套可传动地联接在公称直径相同的马达轴上，如象与无轴套元件50相联的孔一样。其次，相同孔径的钢套可驱动地联接一个马达轴。此马达轴径比孔径小，这种联接是通过一套筒型构件如162和一个通常的钢键如171而实现的。第二种中间尺寸范围的部件在图6c至6e中展示第三种大尺寸范围的在图6f至6h中展示，借助上述的叙述，本段中所涉及的附图本身就具有解释性，而且这些附图仅在于说明可能发生的尺寸范围。
本发明广泛地适用于任何的机械结构中的轴构件与孔的联接。
读者应同时注意那些与本申请相关的而且与本申请同时申请或先于本申请的那些论文及文献，这些文献已向社会公开，所有这些论文及文献在此都被用作参考。
本说明书所披露的所有特征(包括任何伴随的权利要求、摘要和附图)和/或所有被披露的方法步骤，都可以被结合使用、除非这种特征和/或方法的结合是相互排斥的。
说明书所揭示的各个特征(包括任何附属的权利要求、摘要和附图)都可以用起相同的、等同的或近似的目的特征加以替换。除非明确地另加说明，因此在不加其他说明的情况下，所披露的每一特征仅仅是一系列等同的或近似特征的一个范例。
本发明并不受上述实施例的限制，本发明延及说明书(包括附属的权利要求、摘要及附图)所公开的任何一种新的特征及特征的组合，也延及所公开的任何一种新的方法步骤及组合。
权利要求
1.一个用于可传动地将轴(44、144、145)连接到一构件(22、122)的孔(46、146)中的单一元件，在所说的轴中制有矩形截面的常规键槽(48、148、149)，其特征在于所说的元件(50、162、163)包括能够使该元件可传动地连接到所述的常规键槽(48、148、149)上的装置(52、170)和一个弯曲截面的花键(56、174)，该键与在所述的孔口(46、146)中的具有相应的弯曲截面形键槽(176)相适配。
2.根据权利要求1所述的单一元件(50)，为了使公称直径相同的轴(44)和孔口(46)可传动地联接在一起、其特征还在于该装置是一个花键(52)，它具有与轴(44)中的键槽(48)相同的矩形截面。
3.根据权利要求1或2所述的单一元件(50)其特征在于弯曲截面键(56)的周边宽于矩形截面的键(52)。
4.根据权利要求3所述的单一元件(50)，其特征在于覆盖在轴(44)周边上的弯曲截面键(56)的那些表面(58)呈凹形，该凹形对应于所述周边的凸形。
5.根据权利要求3或4所述的单一元件(50)，其特征在于覆盖在轴(44)周边上弯曲截面键(56)的那些表面(58)，在其与矩形截面的键(52)接合处被下切。
6.根据权利要求1所述的单一元件(162、163)，为了将轴(144、145)可传动地联接到比所述轴直径大的孔口(146)上，其特征在于所述元件(162、163)还包括一个适于填充在轴(144、145)和孔口(146)之间的整体轴套(164)、具有弯曲截面的花键(174)位于所述轴套(164)的外圆周，在所述轴套(164)内周边中制有键槽(170)装置，它是有与在轴(144、145)中键槽(149、149)相同的矩形截面，因此所述这些键槽可以与矩形截面的常规的分离键(171)传动连接。
7.根据权利要求6所述的单一元件(162、163)其特征在于处于轴套(164)外周边的键(174)的中心线与处于轴套(164)内周边的键槽(170)的中心线落在所说的轴套的相同半径上，所说的键(174)的周边宽于所说的键槽(170)。
8.根据权利要求6或7所述的单一元件(162、163)其特征在于轴套(164)是纵向分开的。
9.根据权利要求7或8所述的单一元件(162、163)，其特征在于轴套(164)的剖开线经过位置(165)，而位置(165)恰好处在轴套(164)外周边的键(174)与轴套(164)内周边的键槽(170)的中心线所在的半径的反向延长线上。
10.按前述任一项权利要求所述的单一元件(50、162、163)其特征在于所述的元件(50、162、163)由柔性增强塑料材料制成。
11.根据权利要求10所述的单一元件(50、162、163)其特征在于该材料是玻璃填充尼龙。
12.根据权利要求10或11所述的单一元件(50、162、163)其特征在于所述的元件(50、162、163)由一压制节段组成。
13.根据权利要求6到9任一项权利要求所述的单一元件(162、163)其特征还在于轴套(164)的外周边上制有若干纵向延伸的、沿圆周方向彼此隔开的小脊(168)、以消除制造公差。
14.根据权利要求1到9任一项权利要求所述的单一元件(50、162、163)，其特征还在于所说的元件(50、162、163)由有色金属烧结制成。
15.根据权利要求14所述的单一元件(50、162、163)，其特征在于该金属为磷青铜。
16.根据权利要求6到9所述的单一元件(162、163)与权利要求10、11、14和15任一项权利要求相结合的权利要求所述的单一元件(162、163)，其特征还在于在孔口(146)的盲孔端与轴(144、145)的邻近端相结合的部位，套筒(164)上带有一向内突起的凸缘(166)。
全文摘要
一轴(44，144，145)由一矩形截面的钢键常规地可传动地联接到一孔中。在该轴的直径小于孔口时，可在其间填入一带槽的尼龙轴套，并且一个厚的钢键插入该槽中。由于各种原因可能造成标准键或原键的失效，因此可以采用一种由合适的塑料材料或有色金属制成的单一元件(50，162，163)。这一元件包括一个可以进入孔口中的配合键槽(176)中的具有弯曲截面的花键(56，174)、当轴(144)和孔口(46)公称直径相同时，元件(50)包括一矩形截面的花键(52)，它可以和轴中的普通键槽(48)相啮合，当轴(144，145)直径小于孔口(146)时，元件(162、163)还包括一轴套(164)、活轴套在外圆周上带有制成弯曲截面的键(174)、在内周边上带有制成矩形截面的键槽(170)，借助于一个分离的标准键(171)可以将其传动地联接到轴中的普通键槽(148、149)中。该元件在将不同的电动马达借凸缘的方式安装在现行的齿轮单元上是十分有用的。
文档编号F16D1/08GK1093442SQ9311907
公开日1994年10月12日 申请日期1993年9月9日 优先权日1992年9月9日
发明者P·A·莫雷里, K·F·泰勒, D·马金 申请人:戴维布朗工程有限公司