专利名称：高精度旋转的固定向传动轮轴装置及其加工方法
技术领域：
本发明是有关一种高精度旋转的固定向传动轮轴装置及其加工方法，尤指应用实施于中央转轴与内轴套、及内轴套与外环间高精密度旋转，使其以结构性设计达克服组装时的零件公差累积，达轮轴旋转时偏转量降至最低限度，特适于充当室内运动健身车、自行车等轮毂装置。
对于一般的单向轴承构造，是由滚动体(滚珠或滚柱)填设于一楔槽中，透过弹片的抵撑及楔槽特有形状的限制，使内环与外环构件间的运动关系及力的传递，形成其滚动体只接受单一方向旋转时的锥楔夹合卡制功能，进一步达到带动内、外环伴随旋转的功效，成为一具有特定单向转动的功能。
以应用于室内健身脚踏车为例，其轮轴上需设有价格不低廉的单向轴承或吵杂的单向带动棘轮，以达前踏带动链条(或皮带)作后轮驱动之功，使用者的前轮踏板将需可随时停止踩动，且不被该连系后轮牵动元件(链条或皮带)引转的特性，是因为该单向制动的元件装设于轮毂处扮演相当重要的角色。
以市售的脚踏车轮毂等固定向传动轮轴装置为例，其轮毂的轮轴两端，装填有轴承等旋转滚动件，以作为固定不动的中央轴与转动的外环间，保持一滚动顺畅接触面。但是，所述的轮毂不动件与动件间仅达到转动顺畅的消极性标准，对于高精密度低偏转量的旋转，若以单一市售轴承而言，其径向的偏心量加设轮毂各零件制造时的误差，其累计各零件装设组成一传动轮轴装置后，旋转下的偏转值更高，无法达一高精度低偏转量旋转的效果。
本发明的主要目的是提供一种高精度旋转的固定向传动轮轴装置及其加工方法，其具备单向旋转带动的功能，精密度高，可廉价批量生产且可使旋转时极为平稳、低噪音等优点，同时旋转时偏转量极微。
为达上述发明目的，本发明装置包括由一中央轴、一内轴套、一外环、二封口止推环片、二轴端件及多个止松螺帽所组成，其中中央轴，于轴的至少一端设有螺纹段，且轴杆设有光滑杆段；内轴套，于至少一端面设有扩大内孔径的凹槽，于外径一侧设有突起卡环，内设的轴孔径大于中央轴外径；外环，于至少一端设有凹陷板部，于凹陷板部内侧设置单向传动部，于凹陷板部的外缘设有卡槽及卡槽导角；封口止推环片，其为连续环片板体，且设置多个槽道，并于环片外缘突设出多个卡固板体，使环片本身具承受压缩的变形弹性力；轴端件，设有扩大的环部及于轴向延伸出的轴套部，于扩大的环径上设机械传动元件；止松螺帽，其内孔螺纹相同于中央轴的螺纹，可锁固于中央轴螺纹段上；将封口止推环片藉卡槽导角弹性压缩扣入单向传动部的外环的卡槽中，内轴套以微小间隙穿置外环之中，且中央轴以微小间隙穿置内轴套并贯穿两轴端件，并以止松螺帽两两反向螺合定位于中央轴的螺纹段上以止挡各构件，达一高精密度旋转的固定向传动轮轴装置。
于外环凹陷板部上的成型嵌槽中，填设滚动体及弹片于单向滚动嵌槽中，封口止推环片藉卡槽导角弹性迫入卡固于外环外缘的卡槽，防止各滚动体及弹片的外落出，再使内轴套穿置外环之中，其内轴套外径一侧设有突起的卡环，其卡环以适当间隙抵挡一侧的封口止推环片，另一侧则利用其轴端件扩大的环部以适当间隙抵挡于上述另一侧的封口止推环片；再使中央轴穿置于两端的轴端件中，于中央轴的螺纹段上两两锁固止松螺帽定位止挡，以适当间隙固定限制于两轴端件的外侧，达组合成一固定向传动轮轴装置，使与内轴套连结成一体的轴端件可与外环间构成单向传动的功效。
本发明的加工方法是于构件承载部的接触面经由整型加工，使各组合件接触面承载部具有极高精密度的公差值与光滑度，且两两构件间具微小间隙，同时使两两构件间以滑动磨擦旋转。
该所述整型加工是藉由硬度值比被加工件高的整型工具，于外环、内轴套的内孔或于内轴套、中央轴的外径表面处，以高压强迫干涉穿透整型方式，控制各零件尺寸公差值维持极高精密。
本发明的技术方案使固定向传动轮轴达高精度低偏转量旋转的效果。尤其适用于作为各类需单向旋转的装置上使用。
附图的图面说明
图1是本发明实施例的立体外观图；图2是本发明实施例的构造分解图；图3是本发明实施例轴向的剖视图；图4是图3实施例4-4的剖视图；图5A是本发明实施例外环的侧视图；图5B是图5A实施例外环5-5的剖视图；图5C是本发明另一实施例外环的轴向剖视图；图5D是图5C实施例外环的侧视图；图5E是本发明又另一实施例外环的轴向剖视图；图5F是图5E实施例外环的侧视图；图6A是本发明实施例内轴套的轴向剖视图；图6B是图6A实施例内轴套的侧视图；图6C是本发明又一实施例内轴套的轴向剖视图；图6D是图6C实施例内轴套的侧视图；图7是本发明实施例封口止推环片的侧视图；图8A是本发明实施例轴端件的轴向剖视图；图8B是图8A实施例轴端件的侧视图；图8C是本发明实施例另一轴端件的侧视图；图8D是图8C实施例另一轴端件的轴向剖视图；图9是本发明实施例中央轴的正视图；图10是本发明实施例止松螺帽的侧视图11是本发明加附油封实施例的轴向剖视图。
以下藉由实施例并配合附图对本发明的构造、方法及特点作一详细的阐述请参阅图1-4所示，本发明的一种高精度旋转的固定向传动轮轴装置，主要是设有一中央轴10、一内轴套20、多个滚动体30、多个弹片40、一外环50、二封口止推环片60、轴端件70、70a及多个止松螺帽80所组成。
该中央轴10(请参阅图9)，是不旋转的支持体，可为一实心的轴杆，于轴的至少一端设有适当长度的螺纹段11，且轴杆中段保持一段的光滑杆段12。
该内轴套20(请参阅图6A、图6B)，于至少一端面设有扩大内径的凹槽21，于内轴套20外径一侧设有突起的卡环23，而内设的轴孔径24是经表面硬化处理后，以扩孔机具实施穿透整型，使其内轴孔壁具适当光滑度，且轴孔径24略大于中央轴10的外径。
该滚动体30，可为滚珠、滚柱等环径呈圆状的滚动件。
该多个弹片40，为呈弧形弯曲或环式的弹性元件。
该外环50(请参阅图5A、图5B)设中央孔56，于两端设有凹陷板部51，于凹陷板部51内侧设置单向传动部，有多个成型的嵌槽，其嵌槽为滚动体仅能作单向滚动的楔形嵌槽52，于凹陷板部的外缘设有卡槽53、卡槽导角54，且外环体的外径表面设有适当形状面的构件55，供卡设其他外接元件(如铸铁轮)。
该中央轴外环表面、内轴套中央及外径表面承载部，外环中央孔的内侧承载部各设置有储油部；外环与内轴套及内轴套与中央轴间设置有油封元件；外环与内轴套及内轴套与中央轴间设置有防尘元件；内轴套内侧承载部与中央轴外侧承载部、外环内侧承载部与内轴套外侧承载部均以适当间隙接触且滑动磨擦旋转。
该封口止推环片60(请参阅图7)，其为连续环片板体，且是设置多个适当的镂空槽道61，且其外缘突设出多个的卡固板体62，使得本环片体本身具备适当承受压缩的变形弹性力；
该轴端件70(请参阅图8A、图8B)，设有扩大的环部71及于轴向延伸出的轴套部72，其中央孔73直径大于中央轴10的光滑杆段12直径。其另一轴端件70a(请参阅图8C、图8D)的扩大环部可设置结合上一链轮体74或皮带轮体等适当形状体的机械传动元件，如齿轮、单片式链轮、多片式链轮组、皮带轮、多列式皮带轮、时规皮带轮等等，其中央孔73直径亦大于中央轴10的光滑杆段12的直径。
该止松螺帽80(请参阅图10)，其内孔81螺纹相同于中央轴的螺纹，可两两相互锁固于中央轴10的螺纹段11上。
组装时(请参阅图3)，将外环50其凹陷板部51上的各嵌槽中，分别填入滚动体30及弹片40于单向滚动的楔形嵌槽52中，并于两外缘的卡槽53中，藉卡槽导角54以各弹性压缩迫入一封口止推环片60，将内轴套20穿置入外环50已整型的中央孔56中，并以一侧突起的卡环23以适当些微的间距抵于封口止推环片60的侧端，而于另端藉由一轴端件70以扩大的环部71以适当些微的间距限制抵住，但轴端件70的内孔大于中央轴10的光滑杆段12外径，故其是以内轴套20的整型轴孔径24内壁与中央轴10的光滑杆段12接触，功能如同轴承便于相互旋转；内轴套20的另端则以扩大环部附设有链轮体74的轴端件70a(参阅图8A、图8B)紧密填塞抵住，其同样将内孔制设大于中央轴10的光滑杆段12，且不接触于该光滑杆段12；最后将其中央轴10穿置各轴端件70、70a的内孔中，其以中央轴10的光滑杆段12与内轴套20的整型轴孔径24内壁接触，构成轴端件70、70a、内轴套20能以中央轴10为中心平稳转动，更利用两两止松螺帽80螺合于中央轴10其螺纹段11上，以相互反向锁固迫紧方式达定位，作为止挡限制旋转运动仅发生于两端螺帽间。
当本发明组合后，其于轴端件70a该链轮体74处，可连结链条等构件而连动于室内健身车的踏板，同时外环50的外表适当形状面55处则可结合飞轮体等构件(该飞轮体上可加设阻尼、煞车系统，于此不作另述)，于轴端件70a随链条带动后，因轴端件70a与内轴套20是紧密结合，因而引动内轴套20作旋转，同时内轴套20即使单向楔形嵌槽52中的滚动体30及弹片40，以锥楔夹合卡制达固定向带动外环50作旋转，同时其内轴套20与外环50的中央孔56间特别设置适当些微间隙，使不带动反转时相互以滑动磨擦旋转。
单向转动部具单向传动的元件，组件总成或等同功效的结构，可为市售单向轴承；其具单向滚动楔形嵌槽且填入滚动体及弹片，也可具棘齿及相应棘爪的单向传动机构。
由于飞轮旋转时，很难有极佳的动平衡(生产成本因素)，所以内轴套20与外环50间特别设置的适当些微间隙，即决定飞轮旋转品质是否优劣所在，即当间隙愈小旋转偏摆愈小，旋转品质愈佳。
传统加工上对于零组件些微间隙的尺寸控制不易精密，甚而为求得极小公差度而采用机械研磨加工的手段，然而以本案中的中央轴、内轴套及外环等长型构件，其研磨成本高昂且难控制精准公差。若于两转动件间加设市售轴承，如内轴套两端其计有市售轴承2件组成的公差量的累积，当外环两端再装置入市售轴承更使转动公差连续累积，不仅造成转动偏差更大，其成本增加出四个市售轴承费用。
由于研磨加工或于两转动件间加设市售轴承以求得精密尺寸的方式于本类产品制造过程上并不适用，本发明采用适当的整型加工，藉由采用适当硬化处理过的整型工具，于外环、内轴套的内中孔，与内轴套、中央轴的外径表面，皆藉由比其硬度值更高的整型工具施予穿透整型(有高压挤迫及高压旋转等方式，当然于穿透过程中均加注有冷却、润滑、研磨液)，达到加工面具有极高精密度的公差值，且各组件接触面间的承载部具适当光滑表面的整型效果。
另一应用例中，请参阅图5C、5D所示。上述图5A、图5B所示的外环50构造，其凹陷板部51上设有多个成型的嵌槽，以配合滚动体30及弹片40嵌入滚动，但其凹陷板部51亦可不设嵌槽，而直接装入市售单向轴承体57替代实施。
再请参阅图5E、5F所示，本案另一实施例中更可将外环50于具适当光滑度的内轴孔壁上设有储油槽58，以提供外环与内轴套外径表面间保持一更佳的旋转效果。
再请参阅图6C、6D所示，本案另一实施例中同样亦可将内轴套20a，于其经表面硬化处理且整型后的轴孔径24内壁，设有储油槽25。
请参阅图11(请与图3比较)，本发明另一实施例中可于外环50、内轴套20、20a适当处，置设油封槽90，并置入油封90a、90b以更有效封闭滞储润滑油。
综上所述，本发明设计转动件与不动件间是以适当间隙作接触，使其保持滑动磨擦的有效控制间隙公差，分别妥善地应用实施于中央轴与内轴套，或内轴套与外环的接触面间，在制造过程中加工制造容易掌握精度，确实提供了一使用广泛、具单向带动传动旋转功能且精度高的传动装置，尤其适于作为各类需单向旋转的装置上使用。
权利要求
1.一种高精度旋转的固定向传动轮轴装置，其特征包括由一中央轴、一内轴套、一外环、二封口止推环片、二轴端件及多个止松螺帽所组成，其中中央轴，于轴的至少一端设有螺纹段，且轴杆设有光滑杆段；内轴套，于至少一端面设有扩大内孔径的凹槽，于外径一侧设有突起卡环，内设的轴孔径大于中央轴外径；外环，于至少一端设有凹陷板部，于凹陷板部内侧设置单向传动部，于凹陷板部的外缘设有卡槽及卡槽导角；封口止推环片，其为连续环片板体，且设置多个槽道，并于环片外缘突设出多个卡固板体，使环片本身具承受压缩的变形弹性力；轴端件，设有扩大的环部及于轴向延伸出的轴套部，于扩大的环径上设机械传动元件；止松螺帽，其内孔螺纹相同于中央轴的螺纹，可锁固于中央轴螺纹段上；将封口止推环片藉卡槽导角弹性压缩扣入单向传动部的外环的卡槽中，内轴套以微小间隙穿置外环之中，且中央轴以微小间隙穿置内轴套并贯穿两轴端件，并以止松螺帽两两反向螺合定位于中央轴的螺纹段上以止挡各构件，达一高精密度旋转的固定向传动轮轴装置。
2.一种高精度旋转的固定向传动轮轴装置的加工方法，其特征是于构件承载部的接触面经由整型加工，使各组合件接触面承载部具有极高精密度的公差值与光滑度，且两两构件间具微小间隙，同时使两两构件间以滑动磨擦旋转。
3.如权利要求2所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴装置的加工方法，其特征在于该所述整型加工是藉由硬度值比被加工工件高的整型工具，于外环、内轴套的内孔或于内轴套、中央轴的外径表面处，以高压强迫干涉穿透整型方式，控制各零件尺寸公差值维持极高精密。
4.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于其外环内侧承载部与内轴套外侧承载部，是以微小间隙接触且滑动磨擦旋转。
5.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于其内轴套内侧承载部与中央轴外侧承载部，是以微小间隙接触且滑动磨擦旋转。
6.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该外环于外径表面设有构件供卡设外接元件。
7.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该外环中央孔的内侧承载部设置储油部。
8.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于其外环与内轴套及内轴套与中央轴间设置油封元件。
9.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于其外环与内轴套及内轴套与中央轴间设置防尘元件。
10.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该轴端件扩大环径上的机械传动元件是齿轮、单片式链轮、多片式链轮组、皮带轮、多列式皮带轮、时规皮带轮。
11.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该内轴套中央及外径表面承载部设置储油部。
12.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该中央轴外环表面设置储油部。
13.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该单向传动部具单向传动的元件、组件总成或等同功效的结构。
14.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该单向传动部具单向滚动楔形嵌槽且填入滚动体及弹片。
15.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该单向传动部为市售单向轴承。
16.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于该单向传动部为具棘齿及相应棘爪的单向传动机构。
17.如权利要求1所述的一种高精度旋转的固定向传动轮轴的装置，其特征在于所述各承载部的滑动磨擦表面具高的硬度、光滑度。
全文摘要
一种高精度旋转的固定向传动轮轴装置及其加工方法,由中央轴、内轴套、外环、封口止推环片、轴端件及止松螺帽等组成。将其外环的板部填设滚动件,且使其轴孔内径表面经由硬化处理后,施以整型,使内壁保持高的光滑度,且同时将内轴套外环表面、内轴套内轴孔表面及中央轴的光滑杆段上,同样施以硬化处理及整型手续,使其各构件接触面的承载部,藉该整型而两两间保持微小间隙,且具高光滑度并直接触接,呈滑动摩擦旋转。
文档编号B60B27/00GK1259446SQ98124699
公开日2000年7月12日 申请日期1998年11月6日 优先权日1998年11月6日
发明者张俊雄 申请人:张俊雄