专利名称：齿式联轴器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用以传达旋转驱动力的齿式联轴器。
背景技术：
由设有外齿齿轮的小齿轮和设有内齿齿轮的套筒构成的以往的齿式联轴器中，使用在两侧的端面上具有开口的套筒。一侧的端面的开口被具有供旋转轴通过的旋转轴孔的端套堵住，另一侧的端面的开口也被部件堵住。至少一侧的开口形成为可供小齿轮进入套筒内部的大小。堵住开口的部件与套筒的接合部上具有防止润滑剂漏出的机构。(例如参照专利文献1)另外，将小齿轮安装到旋转轴的方法通常是通过热装。由于在热装时无法预先将小齿轮装入套筒内，因此需依照以下顺序组装齿式联轴器。首先，在旋转轴贯通于端套的旋转轴孔的状态下对小齿轮进行热装从而安装在旋转轴上。接下来，将小齿轮装入套筒中并与齿轮啮合。然后，将端套安装到套筒上。最后，将套筒的另一侧的端面堵住。
专利文献1日本专利特开平7-286622号公报发明公开发明所要解决的技术问题由设有外齿齿轮的小齿轮和设有内齿齿轮的套筒构成的以往的齿式联轴器中，套筒的两侧的端面上具有开口，套筒与堵住开口的部件的接合部上具有防止润滑剂漏出的机构，因此，产生以下问题。
(1)套筒与堵住开口的部件的接合部上所具有的防止润滑剂漏出的机构难以进行调整，有时会造成润滑剂的漏出。
另外，由于端套上具有供旋转轴通过的旋转轴孔，产生以下问题。
(2)灰尘及水等使润滑剂劣化的物质(简称为劣化物质)容易从端套上的供旋转轴通过的旋转轴孔进入齿式联轴器内部，促使润滑剂劣化。另外，劣化物质可以是固体、液体或气体。
为解决上述技术问题，本发明的目的在于防止润滑剂的漏出及防止劣化物质进入套筒内部使润滑剂劣化等、使齿式联轴器的润滑剂的保养容易进行。
若润滑剂因漏出而量不足或劣化造成润滑性能低下，则很可能损伤齿式联轴器的齿轮。若齿轮受到损伤，因进行修理或交换而长期无法使用具有齿式联轴器的动力设备。齿式联轴器广泛使用于电车等交通工具、起重机等建筑设备以及在工厂等使用的重型机械等，若无法使用这些设备，则会对社会造成很大影响。因此，使用以维持齿式联轴器正常状态的齿式联轴器的润滑剂的保养容易进行是产业上的重要的技术问题。
用于解决技术问题的技术方案本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，所述齿式联轴器的所述套筒与所述第1端材通过一体加工而成，或所述套筒与所述第2端材通过一体加工而成。
另外，本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，在所述旋转轴孔的外侧的周围设有沟，该沟形成向轴线外方扩大直径的坡度。
另外，本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，在所述旋转轴孔的内周面形成向轴线外方扩大直径的坡度。
另外，本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，在与所述旋转轴孔的内周面相对的面形成向轴线外方扩大直径的坡度。
另外，本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，在与所述旋转轴孔的内周面相对的面上设有圆周方向的沟。
发明效果本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，所述齿式联轴器通过对所述套筒与所述第1端材一体加工而成或对所述套筒与所述第2端材进行一体加工而成，因此润滑剂不会从一侧的端材与套筒的接缝处漏出。
另外，本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，在所述旋转轴孔的外侧的周围设有沟，该沟形成向轴线外方扩大直径的坡度，因此可防止劣化物质通过套筒的外面的表面进入齿式联轴器的内部。
另外，本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，在所述旋转轴孔的内周面形成向轴线外方扩大直径的坡度，因此可防止劣化物质通过旋转轴孔的内周面的表面进入齿式联轴器的内部。
另外，本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，在与所述旋转轴孔的内周面相对的面形成向轴线外方扩大直径的坡度，因此可防止劣化物质通过与旋转轴孔的内周面相对的面的表面进入齿式联轴器的内部。
另外，本发明的齿式联轴器中，包括设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮的小齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，在与所述旋转轴孔的内周面相对的面上设有圆周方向的沟，因此可防止在空间内移动的劣化物质进入齿式联轴器的内部。
图1是将本发明实施方式1的齿式联轴器的整体结构局部剖切加以图示的剖视图。
图2是本发明实施方式1的齿式联轴器的驱动用电动机侧的放大图。
图3是说明齿式联轴器的内部及外部的空间划分的图。
图4是说明防止劣化物质侵入齿式联轴器内部的对策的分类的概念图。
图5是对附着在本发明实施方式1的齿式联轴器的套筒的旋转轴孔的外侧的外周面的沟的表面上的劣化物质作用的力的说明图。
图6是对附着在本发明实施方式1的齿式联轴器的套筒的旋转轴孔的内周面上的劣化物质作用的力的说明图。
图7是对设置于本发明实施方式1的齿式联轴器的小齿轮上的沟的表面上附着的劣化物质作用的力的说明图。
图8是本发明实施方式2的齿式联轴器的驱动用电动机侧的放大图。
图9是将本发明实施方式3的齿式联轴器的整体结构局部剖切加以图示的剖视图。
(符号说明)1 驱动用电动机2 减速齿轮装置3 驱动旋转轴(第1旋转轴) 4 传动旋转轴(第2旋转轴)4a 结合板5 小齿轮 5a 外齿齿轮5b 槽 5c 外周面5d 沟 6轴端螺母7 联轴器本体 7a 套筒部件7b 螺栓 7c 螺母8 端套(第1端材) 8a 旋转轴孔8b 沟 8c 内周面8d 筒状部 8e 螺栓8f 螺母 9套筒9a 内齿齿轮 9b 小齿轮收容孔(开口)9c 螺栓 9d 螺母10 润滑脂(润滑剂) 11 中心板(第2端材)12 缓冲垫 13 O环14 O环A外部空间B 连结空间 C内部空间
具体实施例方式
实施方式1图1是将本发明实施方式1的齿式联轴器的整体结构局部剖切加以图示的剖视图。该齿式联轴器连结在铁道车辆的驱动用电动机1与减速用齿轮装置2之间。具体说来，就是连结在由驱动用电动机1驱动的驱动旋转轴3与减速用齿轮装置2的传动旋转轴4之间的齿式联轴器。该齿式联轴器呈左右大致对称。图2是图1中左侧的驱动用电动机1侧的放大图。另外，对驱动旋转轴3及传动旋转轴4以下有时简称为旋转轴。
因对驱动用电动机1侧进行说明，故将驱动旋转轴3作为第1旋转轴，将传动旋转轴4作为第2旋转轴。另外，若从减速用齿轮装置2侧观察，则将传动旋转轴4作为第1旋转轴，将驱动旋转轴3作为第2旋转轴。
驱动旋转轴3和传动旋转轴4上利用螺母6固接有小齿轮5。小齿轮5的外周上形成有对齿实施过凸面加工的外齿齿轮5a。2个小齿轮5大小、形状相同，外齿齿轮5a的形状也相同。驱动旋转轴3和传动旋转轴4被插入联轴器本体7内。
在此，所谓的凸面加工是使齿轮的齿在齿线方向的中央部凸起的加工。对外齿齿轮5a的齿实施凸面加工的目的在于使驱动旋转轴3和传动旋转轴4在位置或轴线方向偏移的情况下依然能发挥齿式联轴器的功能。像这种即使在旋转轴的位置或轴线方向偏移时也能传达动力的齿式联轴器通常称为可挠齿式联轴器。
本实施方式1中，将本发明应用于铁道车辆的车轴上使用的齿式联轴器，故采用可挠齿式联轴器。其理由如下。铁道车辆中，驱动用电动机1配置在转向架构架上，减速用齿轮装置2配置在车轴上。由于线路有弯曲或坡度，因此常因转向架构架与车轴的位置关系偏移而导致驱动旋转轴3与传动旋转轴4的轴线的位置或方向发生偏移。为在旋转轴的位置或轴线方向偏移时也能传达动力，需要使用可挠联轴器。
联轴器本体7的形状为圆筒状，联轴器本体7的两侧的端面上设有堵住圆筒两侧的开口的端套8。端套8上分别具有1个旋转轴孔8a，该旋转轴孔8a供固接有小齿轮5的驱动旋转轴3或传动旋转轴4插入。
对于由套筒9与端套8一体加工而成的2个套筒部件7a，在将未设置端套8的一侧的端面相互重合的状态下，将该端面上的如帽子的帽沿般直径较大的部分以规定数量的螺栓7b和螺母7c固接组装，由此构成联轴器本体7。另外，2个套筒部件7a的形状相同。套筒部件7a的外形为圆筒状，该圆筒状的部分是在两侧的端面具有开口的套筒9，堵住一侧的端面的端套8就是本发明中所述的第1端材。
对套筒部件7a是由端套8及套筒9一体加工而成的。在此，本说明书中的一体加工定义为无法分离地加工为一体。一体加工的方法可以是从一个素材开始加工，也可以是对端套8和套筒9分别进行加工并通过焊接或钎焊等接合。只要是可以无法分离地加工为一体的方法，无论是何种方法均可。然而，为使联轴器内部的润滑剂不因离心力而漏出必需贴紧。
套筒9的内侧形成有内齿齿轮9a。该内齿齿轮9a与所述小齿轮5的外齿齿轮5a啮合。套筒9的未设置端套8的一侧的端面上具有直径与套筒9的内径大小相同的开口，该开口作为小齿轮收容孔9b。
外齿齿轮5a与内齿齿轮9a的啮合部内填充有作为润滑剂的润滑脂10。另外，也可使用润滑脂10以外的物质作为润滑剂。润滑剂的种类可考虑齿式联轴器的素材及动作温度等动作环境来选择适当的物质。
若从驱动电动机1侧的小齿轮5的外齿齿轮5a与套筒9的内齿齿轮9a的啮合部观察，则小齿轮5与作为第1旋转轴的驱动旋转轴3结合，套筒9通过另一组的套筒9和小齿轮5与作为第2旋转轴的传动旋转轴4结合。
端套8具有中心与内齿齿轮9a的轴线一致的圆形的旋转轴孔8a。端套8的旋转轴孔8a的外侧的周围以规定长度突出为短圆筒状。该突出部分的周面上具有沟8b，该沟8b具有向旋转轴的轴线外方(驱动电动机1侧)扩大直径的坡度。该沟8b相对于与旋转轴平行的X轴的角度为图2所示的角度θA。
小齿轮收容孔9b内嵌入有作为第2端材的中心板11，联轴器本体7的内部被中心板11左右分隔。在该左右分隔的空间内分别装入1个安装于旋转轴的小齿轮5。在轴端螺母6上安装圆形的弹性体制的缓冲垫12，因此在如上所述的旋转轴的位置或轴线方向偏移时，即使旋转轴的位置偏移使得轴端螺母6与中心板11接触也不会损伤中心板11。
套筒9的小齿轮收容孔9b被中心板11堵住，套筒9的另一侧的端面上设有端套8，因此利用套筒9、中心板11及端套8在套筒部件7a的内部构成可保持润滑脂10的空间。由于套筒9与端套8一体加工，因此可能有润滑脂10漏出的接缝只有中心板11与套筒9的接合部。如图2所示，中心板11与套筒9的接合部上，为防止润滑脂10从接合部漏出，预先插入有作为密封材料的O环13。另外，在图1中，为避免附图的繁琐而省略了作为密封材料的O环13。
若可将润滑脂10保持在套筒部件7a的内部，则中心板11上也可具有贯通孔。在该贯通孔大到轴端螺母6不会与中心板11接触的程度时，可不设置缓冲垫12。
旋转轴孔8a的内周面8c具有沿轴线方向足以进入内齿齿轮9a的内侧的长度。为使旋转轴孔8a的内周面8c形成如此的长度，使旋转轴孔8a的周围的轴线内方(不是驱动用电动机1的一侧)具有筒状的筒状部8d，在小齿轮5的侧面具有向轴线外方开设的凹槽5b，筒状部8d可从轴线外方侧进入该凹槽5b中。
旋转轴孔8a的内周面8c的接近轴线外方的大致一半如图2所示地相对于与旋转轴平行的X轴以角度θB形成向轴线外方扩大直径的坡度。接近轴线内方的一半也形成向轴线内方扩大直径的坡度。另外，接近轴线内方的一半坡度较小。
旋转轴孔8a的内周面8c和与其相对的小齿轮5的外周面5c间的间隔较窄，构成狭窄部。该狭窄部的长度与旋转轴孔8a的内周面8c的长度大致相等。
旋转轴孔8a的内周面8c的局部形成角度θB的坡度，与该部分相对的小齿轮5的外周面5c上具有1个以上的规定数量(本实施方式1中为3个)的沟5d。沟5d的两侧的侧面相对于X轴以同一角度θC倾斜，底部形成圆形。因此，沟5d的两侧的侧面向轴线外方扩大直径。
该齿式联轴器如下所述地组装。将小齿轮5从小齿轮收容孔9b装入套筒部件7a的内部，使小齿轮5通过旋转轴孔8a。利用油压等将旋转轴压入套筒部件7a的内部的小齿轮5中并利用轴端螺母6固定。将中心板11嵌入小齿轮收容孔9b中，使2个套筒部件7a重合并将螺栓7b和螺母7c拧紧。
以上已对结构进行了说明，以下对动作进行说明。首先，对防止润滑剂漏出的动作进行说明。在齿式联轴器未旋转的状态下，润滑脂10积存在套筒部件7a内部的底面。由于润滑脂10的流动性较低，因此外齿齿轮5a和内齿齿轮9a的啮合部上也会附着有一部分的润滑脂10。在齿式联轴器旋转的状态下会产生离心力，使得润滑脂10以大致均等的厚度填充至套筒部件7a的内面，且使润滑脂10均匀地附着到外齿齿轮5a和内齿齿轮9a的啮合部上。图1和图2表现了旋转时的状态。
润滑脂10因作用有离心力而有从套筒9的接缝等向外漏出的趋势，然而，套筒9的接缝仅有与中心板11间的接合部一处，因而可减少其漏出。也就是说，作为第1端材的端套8与套筒9进行一体加工，因此端套8与套筒9之间没有接缝，故没有润滑脂10从该部分漏出，而且还具有无需进行将端套8安装到套筒9上的组装作业的效果，而且，由于端套8与套筒9之间没有接缝，故无需在两者间安装防止润滑剂漏出的O环及密封垫等部件。
通过对端套8与套筒9进行一体加工，可简化齿式联轴器的端部的形状，使齿式联轴器紧缩化从而减少重量。因此，可使齿式联轴器保持良好的旋转平衡，并减少噪音及振动。
接下来，对防止劣化物质侵入齿式联轴器内部的动作进行说明。为此，首先需对劣化物质侵入齿式联轴器内部的路径进行考察。图3是用于说明劣化物质侵入的路径的图，劣化物质的侵入路径在空间上大体可分成齿式联轴器的外部(称为外部空间A)、端套8的旋转轴孔8a与小齿轮5间的空间(称为连结空间B)、以及套筒9的内部(称为内部空间C)。连结空间B是从旋转轴孔8a的内周面8c的一端至另一端的空间。内部空间C是连结空间B以外的套筒9的内部的空间。
劣化物质侵入的路径也可根据是在空间中移动(称为空间移动)还是通过构成齿式联轴器的部件的表面移动(称为表面移动)来分类。气体的劣化物质只能通过空间移动来移动，而液体或固体的劣化物质能够通过空间移动及表面移动这两者来移动。
根据对劣化物质侵入齿式联轴器的内部的路径进行的考察，防止劣化物质侵入齿式联轴器的内部的对策分为以下几类。然而，本发明的对策中没有分类到对策1B中的情况。另外，本发明的对策主要是针对旋转中的齿式联轴器的对策。
对策1A防止从外部空间A至连结空间B的表面移动。
对策1B防止从外部空间A至连结空间B的空间移动。
对策2A防止从连结空间B至内部空间C的表面移动。
对策2B防止从连结空间B至内部空间C的空间移动。
说明该对策的分类概念的图如图4所示。图4中(1a)表示对策1A，(1b)表示对策1B，(2a)表示对策2A，(2b)表示对策2B。
端套8的外侧的旋转轴孔8a的周围以规定长度突出有短圆筒状的部分，在该短圆筒状的部分的侧面上形成沟8b的情况对应于对策1A。通过设置沟8b，如下所述，对附着于沟8b的表面的劣化物质作用有轴线外方方向的力，劣化物质在该力作用下被弹飞至外侧。也就是说，沟8b可防止通过端套8的外表面进入沟8b的劣化物质侵入作为连结空间B的旋转轴孔8a的内部。
为对在附着于沟8b的表面的劣化物质上作用的轴线外方方向(X轴方向)的力进行定量评定，定义了以下变量。另外，以下也列出了已定义的表示角度的变量。
K作用于劣化物质的朝向表面的吸附力的矢量。垂直表面地进行作用。
S作用于劣化物质的离心力的矢量。与旋转轴垂直地进行作用。
H作用于劣化物质的来自表面的反作用力的矢量。垂直表面地进行作用。
G作用于劣化物质的合力的矢量。
θA沟8b的坡度与X轴所成的角度。
θB旋转轴孔8a的内周面8c的坡度与X轴所成的角度。
θC沟5d的倾斜与X轴所成的角度。
图5是在端套8的旋转轴孔8a的外侧的外周面的沟8b的表面附着的劣化物质上作用的力的说明图。在此，作为分力定义如下。另外，在此未考虑作为向内方向即旋转方向的Z轴的分力。其理由是，Z轴的分力与劣化物质向X轴方向的移动无关。
p分力平行于表面的分力。以朝向轴线外方为正。下标为p。
q分力垂直于表面的分力。以离开表面的方向为正。下标为q。
x分力平行于X轴的分力。以朝向轴线外方为正。下标为x。
y分力作为高度方向的Y轴的分力。以朝向上方为正。下标为y。
首先，对力的性质进行简单说明。在劣化物质附着于沟8b的表面时，吸附力K以朝向表面的方向垂直地作用于劣化物质。离心力S在劣化物质旋转时沿垂直于旋转轴的方向(在图2的剖面位置上与X轴正交的方向)作用于劣化物质。反作用力H沿离开表面的方向垂直地作用于劣化物质，在劣化物质附着于沟8b的表面且其它力所合成的力的q分力为负即朝向表面时抵消该力使合力G的q分力为零即Gq＝0。
由于重力相比其它力较小，故对旋转中的齿式联轴器不予考虑。
由此，作用于劣化物质的合力G得出如下关系。
(1)当Sq＞|K|时。不产生反作用力H时。
G＝S+K(式1)Gp＝Sp＝|S|×sinθA (式2)Gq＝Sq+Kq＝|S|×cosθA-|K|(式3)Gx＝Kx＝|K|×sinθA (式4)Gy＝Sy+Ky＝|S|-|K|×cosθA(式5)(2)当Sq≤|K|时。产生反作用力H时。
G＝S+K+H (式6)Gp＝Sp＝|S|×sinθA (式7)Gq＝Sq+Kq+Hq＝|S|×cosθA-|K|+Hq＝0 (式8)图5(a)表示劣化物质从沟8b的表面离开并移动的所述(1)的情况，图5(b)表示劣化物质在沟8b的表面移动的所述(2)的情况。无论哪种情况下合力G都有轴线外方方向的分力。劣化物质沿合力G的方向加速移动。若劣化物质进行移动，空气阻力及向表面的吸附力所产生的阻力也会作用于劣化物质，然而在此不予考虑。即使有阻力但只是使移动速度变慢，劣化物质仍会沿合力G的方向移动。
在图5(a)的情况下劣化物质从沟8b的表面离开并移动。劣化物质直到从沟8b的表面离开为止一直受到作用力(式4)，在从沟8b的表面离开的时刻具有轴线外方方向的分速度。从沟8b的表面离开后劣化物质上仅作用有Y轴方向的离心力S，从而边沿Y轴方向加速边向轴线外方方向移动。(式4)表示Gx与吸附力大小|K|成比例，吸附力K越大劣化物质沿轴线外方方向的移动速度就越大。
在图5(b)的情况下劣化物质在沟8b的表面移动。由于Gq＝0，因此由Gp求得的合力G的x分力Gx如下。
Gx＝Gp×cosθA＝|S|×sinθA×cosθA(式9)然而，由Sq≤|K|变换而成的下示(式10)也必须成立。
|S|×cosθA≤|K| (式10)从(式9)得出Gx与离心力大小|S|成比例，在离心力大小|S|一定的情况下，在θA为45度时Gx最大。若吸附力的大小|K|一定，则根据(式10)得出θA越接近90度离心力S越大，由此证明图5(b)的情况成立。由于离心力的大小|S|与转速成比例，故图5(b)的情况为转速较小的情况。
另外，本实施方式1中，旋转轴孔8a的外侧的周围仅以规定长度突出为短圆筒状，然而也可不突出或者任意选取突出长度。只要可设置向轴线外方扩大直径的沟8b，无论旋转轴孔8a的外侧的周围是何种形状都可以。
旋转轴孔8a的内周面8c和与其相对的小齿轮5的外周面5c间的间隔较窄而构成狭窄部的情况对应于对策2B。相比间隔较宽的情况，劣化物质更难从连结空间B进入内部空间C。
在与旋转轴孔8a的内周面8c相对的小齿轮5的外周面5c上设置沟5d的情况也对应于对策2B。小齿轮5的外周面5c上的沟5d与旋转轴孔8a的内周面8c间构成直通型的迷宫式密封，可防止劣化物质通过空间移动从连结空间B侵入内部空间C。构成该迷宫式密封而产生的效果在齿式联轴器的旋转中或其它状态下均有效。另外，所谓的直通型的迷宫式密封是指在供流体通过的直线状的通路中交替形成截面积较大的部分和较小的部分的迷宫式密封。
通过形成沟5d使狭窄部的截面积在X轴方向上发生变化，在X轴方向上构成直通型的迷宫式密封。在直通型的迷宫式密封中压力与移动速度不断变化，截面积较大的部分压力较低流体的移动速度较小，截面积较小的部分压力较高流体的移动速度较快。该压力与移动速度的变化对使流体移动的力产生阻力，使流体的移动变得困难。
沟5d的数量、宽度、深度、沟5d间的间隔、以及内周面8c与外周面5c间的间隔等需调整至可构成具有规定效果的迷宫式密封。
在齿式联轴器的旋转中侵入连结空间B的劣化物质尤其会在连结空间B的未设置沟5d的部分被空气的粘性吸引至小齿轮5及端套8处并随旋转的空气一起旋转，使劣化物质受到离心力。受到离心力的劣化物质沿半径方向移动直至接触到旋转轴孔8a的内周面8c。旋转轴孔8a的内周面8c的朝轴线外方扩大直径的坡度可使沿内周面8c移动过来的劣化物质如上所述地通过表面移动到达外部空间A。因此，在内周面8c上形成向轴线外方扩大直径的坡度的情况对应于对策2A。
附着于旋转轴孔8a的内周面8c的劣化物质如图6所示，作用有吸附力K、离心力S、以及来自内周面8c的反作用力H。在内周面8c上向轴线外方扩大直径地以角度θB形成坡度，从而使这些力的合力G通过内周面8c向轴线外方作用。因此，附着于旋转轴孔8a的内周面8c的劣化物质通过内周面8c向轴线外方移动，从而防止劣化物质进入内部空间C。
合力G与图5(b)的情况相同，得出以下关系。然而，离心力S的q分力Sq朝向内周面8c，故为负值。
Gp＝Sp＝|S|×sinθB (式11)Gq＝Sq+Kq+Hq＝-|S|×cosθB-|K|+Hq＝0 (式12)
由于Gq＝0，因此由Gp求得的合力G的x分力Gx如下。
Gx＝Gp×cosθB＝|S|×sinθB×cosθB (式13)从(式13)得出Gx与离心力大小|S|成比例，在离心力大小|S|一定的情况下，在θB为45度时Gx最大。然而若θB形成过大则难以构成迷宫式密封。
旋转轴孔8a的内周面8c上形成向轴线外方扩大直径的坡度，因此下侧的内周面8c在轴线外方处较低。因此，即使在未旋转的情况下，由于附着于旋转轴孔8a的内周面8c的劣化物质上作用有重力，因此劣化物质很容易通过下侧的内周面8c从连结空间B到达外部，从而防止劣化物质进入内部空间C。
使小齿轮5的外周面5c设有的沟5d的侧面向轴线外方扩大直径地倾斜的情况对应于对策2A。劣化物质通过小齿轮5的外周面5c进入沟5d。在附着于沟5d的表面的劣化物质上作用的力如图7所示。劣化物质从靠近沟5d的轴线外方侧的侧面(称为A侧面)离开并移动的情况如图7(a)所示，在A侧面的表面上移动的情况如图7(b)所示，附着于离轴线外方较远侧的侧面(称为B侧面)的情况如图7(c)所示，附着于底面的情况如图7(d)所示。和图5一样，图7(a)与图7(b)不同在于离心力大小|S|的不同。Sq＞|K|的情况如图7(a)所示，Sq≤|K|的情况如图7(b)所示。由于离心力的大小|S|与转速成比例，故转速较大的情况为图7(a)，转速较小的情况为图7(b)。
旋转中的齿式联轴器中，如上所述，劣化物质上作用有吸附力K、离心力S、以及来自沟5d的表面的反作用力H，劣化物质沿这些力的合力G的方向加速并移动。
由于使沟5d的侧面向轴线外方扩大直径地倾斜，因此图7(a)至图7(c)中的劣化物质沿轴线外方方向移动。使劣化物质沿轴线外方移动的力可以下式表示。在图7(a)的情况下，将θA换为θC地对(式1)至(式5)进行变形。在图7(b)的情况下，将θA换为θC地对(式6)至(式10)进行变形。在图7(c)的情况下，将θB换为θC地对(式11)至(式13)进行变形。
图7(a)中，劣化物质从沟5d的侧面的表面离开并在空间内移动。劣化物质在到达沟5d的B侧面或旋转轴孔8a的内周面8c后，通过表面沿轴线外方移动。
图7(b)和图7(c)中，劣化物质通过沟5d的侧面的表面沿轴线外方移动。
表示附着于沟5d的底面的情况的图7(d)中，劣化物质向沟5d的B侧面移动，在到达B侧面后与图7(c)的情况相同地沿轴线外方的方向移动。另外，附着于沟5d的底面的劣化物质在靠近A侧面的位置上向A侧面移动，然后与图7(a)或图7(b)的情况相同地沿轴线外方的方向移动。
像这样地使沟5d的侧面向轴线外方扩大直径地倾斜，因此通过小齿轮5的表面进入沟5d的劣化物质受到轴线外方方向的力而从连结空间B向外部空间A的方向移动。也就是说，可防止通过表面进入连结空间B的劣化物质进入内部空间C。另外，本实施方式1中，使沟5d的两侧的侧面倾斜，然而仅使任一侧的侧面倾斜也可得到该效果。
在离心力S较大的图7(a)的情况下，连结空间B中的劣化物质会到达旋转轴孔8a的内周面8c，因此有必要使内周面8c形成向轴线外方扩大直径的坡度。否则就无法防止劣化物质通过内周面8c的表面侵入内部空间C。
本实施方式1是应用于具有在旋转轴上安装的2个小齿轮5和2个套筒部件7a的可挠齿式联轴器的情况，然而对于分别具有在旋转轴上安装的1个小齿轮5和1个套筒9的齿式联轴器也可得到相同的效果。另外，应用于非可挠齿式联轴器的齿式联轴器时也可得到相同的效果。
在具有1个小齿轮5和1个套筒9的齿式联轴器中，也可将具有旋转轴孔8a的端套8安装在小齿轮收容孔9b上。
本实施方式1中具有中心板11，然而即使没有中心板11也可将润滑剂保持在套筒部件7a内部，因此也可不设置中心板11。在没有中心板11的情况下，作为接合对象的套筒部件7a具有堵住小齿轮收容孔9b的作为第2端材的功能。
中心板11所堵住的开口的大小只要能插入小齿轮5也可小于套筒9内侧的空间的断面。设有端套8的端面的开口的大小也可小于或等于套筒9的内侧的空间的断面，小于该断面时开口的面积与断面的比例可为任意数值。
套筒9的开口的大小较小，且仅由套筒9和作为第1端材的端套8将润滑剂保持在套筒部件7a的内部以及仅由套筒9将润滑剂保持在套筒部件7a的内部的情况等，都包含在由套筒9、第1端材及第2端材构成可保持润滑剂的空间的情况内。
本实施方式1中，在沟5d与旋转轴孔8a的内周面8c相对的位置上设有小齿轮5，因此将沟5d设置在小齿轮5上。在与内周面8c相对的位置上设有旋转轴等非小齿轮5的部件时，将沟5d设置在该部件上。
本实施方式1中，在小齿轮5上设有轴线方向的凹槽5b，筒状部8d可从轴线外方侧进入该凹槽5b中，因此由筒状部8d等构成的狭窄部的长度可大于从具有旋转轴孔的端面至内齿齿轮一端的间隔，也可使齿式联轴器整体的轴线方向的长度小于在小齿轮5上未设置轴线方向的凹槽5b时的长度。在狭窄部的规定长度可小于从具有旋转轴孔的端面至内齿齿轮一端的间隔时，也可不在小齿轮5上设置凹槽5b。另外，只要能构成规定长度的狭窄部，没有筒状部8d也可以。
旋转轴孔8a的内周面8c的接近轴线外方的大致一半形成向轴线外方扩大直径的坡度，然而也可使形成坡度的部分更长。另外，只要能得到规定的效果，也可使其更短。接近内侧的部分形成向内侧扩大直径的极小的坡度，也可不形成坡度或形成向轴线外方扩大直径的坡度。
本实施方式1中，通过对套筒9与端套8进行一体加工来形成齿式联轴器，以实施防止劣化物质侵入齿式联轴器的内部的对策。这些对策也适用于利用螺栓等将端套8安装到套筒9上的情况，具有同样的效果。
本实施方式1中，同时实施防止劣化物质侵入齿式联轴器的内部的多项对策，然而没有必要同时实施全部对策，只需实施几项或至少一项对策。关于实施的对策，可得到该对策相应的效果。
以上方案也可适用于其它实施方式。
实施方式2实施方式2对实施方式1进行的变更是使与旋转轴孔8a的内周面8c相对的小齿轮5的外周面5c形成向轴线外方扩大直径的坡度。图8是表示实施方式2的齿式联轴器的驱动用电动机1侧的放大图。与旋转轴孔8a的内周面8c相对的小齿轮5的外周面5c也与内周面8c同样地与作为旋转轴的X轴以角度θD形成向轴线外方扩大直径的坡度。另外，θB＞θD＞0。
内周面8c的成角度Θb的部分是从内周面8c的X轴的长度的大致中央至外侧的部分。在外周面5c的平行于X轴的同一范围的部分也形成角度θD的坡度。
其它结构与表示实施方式1的图2相同。
对旋转轴孔8a与小齿轮5的形状的限制进行说明。为此定义以下的变量。角度θD的定义也如下所述。
R1小齿轮5的直径最大的部分的半径。
R2旋转轴孔8a的直径最小的部分的半径。
W小齿轮5的直径最大的部分与旋转轴孔8a的直径最小的部分在X轴方向上的间隔。
D1小齿轮5的直径最大的部分的狭窄部在Y轴方向上的间隔。
D2旋转轴孔8a的直径最小的部分的狭窄部在Y轴方向上的间隔。
θD外周面5c的坡度与X轴所成的角度。
为使小齿轮5可插入旋转轴孔8a中，必须满足以下条件。
R2＞R1(式14)D1和D2可由下式计算得出。
D1＝R2-R1+W×sinθB (式15)D2＝R2-R1-W×sinθD (式16)从上式得出以下结论。为缩小狭窄部的间隔，必须使R2-R1减小至零，并使角度θB和角度θD接近于零。然而，若使R2-R1减小至零，则很难将小齿轮5插入旋转轴孔8a中。
接下来对动作进行说明。与实施方式1相比动作的差别在于，劣化物质通过小齿轮5的表面移动过来。其它情况与实施方式1同样地动作。
外周面5c形成向轴线外方扩大直径的坡度，因此在附着于外周面5c的表面的劣化物质上作用的合力G与沟8b的情况相同，可在(式1)至(式10)中将θA换为θD地进行变形。由此，与沟8b的情况相同，合力G的轴线外方方向的分力Gx使劣化物质向轴线外方方向移动并从连结空间B到达外部空间A，使劣化物质难以从连结空间B移动至内部空间C。
若使外周面5c形成向轴线外方扩大直径的坡度，则下侧的外周面5c在轴线外方处较低。因此，即使在齿式联轴器未旋转的情况下，附着于外周面5c的表面的劣化物质上因作用有重力而很容易向轴线外方移动，因此可防止劣化物质从连结空间B通过外周面5c的表面侵入内部空间C。
使外周面5c形成向轴线外方扩大直径的坡度，在转速并不太大的Sq≤|K|的情况下，可较好地实现防止劣化物质从连结空间B移动至内部空间C的效果。其理由是，当Sq≤|K|时，附着于小齿轮5的表面的劣化物质通过小齿轮5的表面移动。在转速较大的Sq＞|K|的情况下，附着于外周面5c的表面的劣化物质在离心力S作用下从表面离开并向旋转轴孔8a的内周面8c移动。因此，当Sq＞|K|时，在防止劣化物质从连结空间B移动至内部空间C的作用上旋转轴孔8a的内周面8c的坡度比外周面5c的坡度更为重要。
本实施方式2中θB＞θD，然而也可使θB≤θD。从内周面8c的X轴的长度的大致中央至外侧的部分形成坡度，然而也可使形成坡度的部分更长或在得到规定的效果的前提下使其更短。形成坡度的部分在旋转轴孔8a的内周面8c和外周面5c相对，然而也可在内周面8c和外周面5c中任一方或双方均不相对的范围内形成坡度。
实施方式3实施方式3中，对套筒9与第2端材进行一体加工。图9是将实施方式3的齿式联轴器的整体结构局部剖切加以图示的剖视图。利用轴端螺母6使小齿轮5与驱动旋转轴3固接并结合。由套筒9和第2端材一体加工而成的1个套筒部件7a利用螺栓9c和螺母9d与传动旋转轴4结合。
套筒部件7a的圆筒状的套筒9的部分设有与小齿轮5的外齿齿轮5a啮合的内齿齿轮9a。内齿齿轮9a的轴线、驱动旋转轴3、传动旋转轴4的轴线完全一致。套筒9的内部具有作为润滑剂的润滑脂10。套筒9的具有第2端材一侧的端面为平面。利用螺栓9c和螺母9d将与传动旋转轴4一体加工的结合板4a与该平面结合。另外，传动旋转轴4垂直于结合板4a。
套筒9的另一侧的端面具有直径与套筒9的内径相同的小齿轮收容孔9b。小齿轮收容孔9b被作为第1端材的端套8堵住。端套8上具有旋转轴孔8a。利用螺栓8e和螺母8f将端套8安装到套筒部件7c上。在端套8与套筒部件7c的接合部上具有作为密封材料的O环14。
接下来对动作进行说明。齿式联轴器在旋转时与实施方式1相同地会在润滑脂10上作用有离心力，使其具有从套筒9的接缝向外漏出的趋势。本实施方式3中，对套筒9与第2端材进行一体加工，因此套筒9与第2端材没有接缝，从而可减少润滑脂10从接缝的漏出。
权利要求
1.一种齿式联轴器，包括小齿轮，该小齿轮设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，其特征在于，所述套筒与所述第1端材通过一体加工而成，或所述套筒与所述第2端材通过一体加工而成。
2.一种齿式联轴器，包括小齿轮，该小齿轮设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，其特征在于，在所述旋转轴孔的外侧的周围设有沟，该沟形成向轴线外方扩大直径的坡度。
3.一种齿式联轴器，包括小齿轮，该小齿轮设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，其特征在于，在所述旋转轴孔的内周面形成向轴线外方扩大直径的坡度。
4.一种齿式联轴器，包括小齿轮，该小齿轮设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，其特征在于，在与所述旋转轴孔的内周面相对的面形成向轴线外方扩大直径的坡度。
5.一种齿式联轴器，包括小齿轮，该小齿轮设有与第1旋转轴结合的外齿齿轮；套筒，该套筒设有与该小齿轮的外齿齿轮啮合的内齿齿轮，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将所述小齿轮装入内部并与第2旋转轴结合；第1端材，该第1端材将该套筒的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的所述开口堵住，并具有供所述第1旋转轴通过的旋转轴孔；以及第2端材，该第2端材将所述套筒的另一侧的端面上的所述开口堵住，所述套筒、所述第1端材及所述第2端材构成可保持润滑剂的空间，其特征在于，在与所述旋转轴孔的内周面相对的面上设有圆周方向的沟。
6.如权利要求5所述的齿式联轴器，其特征在于，所述沟的至少一侧的侧面以向轴线外方扩大直径的方式倾斜。
全文摘要
以往的齿式联轴器中，在套筒上安装有端套，因此有时润滑剂会从套筒与端套的结合部漏出。本发明的齿式联轴器包括设有与第1旋转轴(3)结合的外齿齿轮(5a)的小齿轮(5)；套筒(9)，该套筒(9)设有与小齿轮(5)的外齿齿轮(5a)啮合的内齿齿轮(9a)，在两侧的端面上具有开口且从至少一侧的开口将小齿轮(5)装入内部并与第2旋转轴(4)结合；第1端材(8)，该第1端材(8)将套筒(9)的供第1旋转轴通过的一侧的端面上的开口堵住，并具有供第1旋转轴(3)通过的旋转轴孔(8a)；以及第2端材(11)，该第2端材(11)将套筒(9)的另一侧的端面上的开口堵住，套筒(9)、第1端材(8)及第2端材(11)构成可保持润滑剂(10)的空间，所述齿式联轴器通过对套筒(9)与第1端材(8)一体加工而成或对套筒(9)与第2端材(11)进行一体加工而成。
文档编号F16D3/18GK101065591SQ20058004027
公开日2007年10月31日 申请日期2005年2月17日 优先权日2005年2月17日
发明者寺泽英男, 赤木秀成, 重浦淳一 申请人:三菱电机株式会社