润滑齿轮联轴器的制作方法

根据35U.S.C.§120及§365以及《保护工业产权巴黎公约》的斯德哥尔摩法案第4条，本申请要求于2014年9月25日提交的、申请号为14/496,664的美国正式专利申请的优先权，由此通过引用合并该申请的全部内容。

技术领域

本发明一般涉及齿轮联轴器，更具体地涉及油润滑的齿轮联轴器。

背景技术：

联轴器用于传递两个机器之间的扭矩和旋转运动，其中输入轴和输出轴轴向地、径向地、成角度地、或按上述方式的组合偏移。不同类型的联轴器具有不同的特性，并用于不同的应用场合。

齿轮联轴器具有高扭矩、高偏移、以及中等的速度性能，还具有高抗扭刚度。齿轮联轴器通常用油脂润滑，其趋向于在远离密封装置的套筒齿轮外侧周围保持为圆柱形。具有低偏移的油脂润滑齿轮联轴器可在齿轮齿的外侧使用接触密封，而高偏移的联轴器在轮毂齿轮齿下方延伸的端板上具有边缘。然而，当难以拆卸或拆卸相关机器成本昂贵时，有时候使用低粘度的润滑剂，例如油，是相当方便的，这使得润滑剂能够通过排走并利用合适的插塞重新注入联轴器进行更换。然而，低粘度润滑剂的使用产生密封问题，尤其是，当联轴器遇到频繁启停的应用场合。

润滑齿轮联轴器的一个实施例在美国专利US 6,171,197(Boucquey)中有所公开，其公开了一种联轴器，允许成角度偏移和径向偏移，以及两根轴之间的轴向位移。联轴器包括两个轮毂、套筒管、防止过度位移的止动装置、以及密封圈。然而，Boucquey没有公开或教导的是，润滑齿轮联轴器带有插塞，其能够移除和更换，以便排走并重新注入润滑剂。Boucquey也没有公开密封圈之间的通道，其有助于防止任何污染物进入含有润滑剂的腔内。相反，Boucquey教导了具有密封圈的润滑齿轮联轴器，当发生偏移时，其承受可忽略的径向位移，并且这是防止润滑受到任何污染的唯一手段。

润滑齿轮联轴器的另一实施例在美国专利US 6,524,191(Tennies)中有所公开，其公开了一种反向联轴器，用于传递电机轴与齿轮箱小齿轮轴之间的功。联轴器具有安装在电机轴上的轴轮毂、安装在齿轮箱轴上的齿轮箱轮毂、环形齿条、套筒环齿轮、以及联轴器构件套筒密封。然而，Tennies没有公开或教导的是，除了润滑剂固定密封之外的单独的排除污染物密封。Tennies也没有公开密封圈之间的通道，其有助于防止任何污染物进入含有润滑剂的腔内。

润滑齿轮联轴器的另一实施例在美国专利申请US 2011/0012314(Nakamura)中有所公开，其公开了一种装置，具有第一构件、第二构件、第一密封体、以及第二密封体。润滑剂由第一密封体密封在第一构件和第二构件之间。第二密封体布置在第一密封体附近面对润滑剂，并且如果第一密封体失效(compromised)，其从备用位置滑到密封位置。每个密封体包括油密封和尘密封。然而，Nakamura没有教导或公开的是，润滑齿轮联轴器具有单独密封，以保持润滑剂并排除污染物。此外，Nakamura没有公开能够移除和更换的插塞，以便排走并注入润滑剂。相反，Nakamura教导了密封体在备用位置具有第二密封体，并在第一密封体失效之后，仅在移到密封位置时起到密封作用。

因此，长期存在对润滑齿轮联轴器的切实需要，其包含两个单独的密封，以保持润滑剂并将污染物排除远离润滑剂；无需完全拆卸齿轮联轴器就易于排走润滑剂的装置；并且在齿轮联轴器内具有将向润滑剂密封迁移的润滑剂量降至最少的特征。

技术实现要素：

概括地，本发明包括润滑齿轮联轴器，用于传递输入轴与输出轴之间的扭矩，包括连接至输入轴的第一轮毂，该第一轮毂包括至少一个齿轮齿以及第一凸起棱；不可旋转地连接至输出轴的第二轮毂，该第二轮毂包括至少一个齿轮齿和第二凸起棱；套筒齿轮，其包括至少一个齿轮齿，其中第一轮毂和第二轮毂布置在套筒齿轮内，第一轮毂与第二轮毂的齿轮齿对应于套筒齿轮的齿轮齿，随着第一轮毂与第二轮毂之间发生轴向、径向、以及成角度的运动，扭矩从输入轴传递到输出轴；以及设置在套筒齿轮上的排空装置，润滑剂流经该排空装置。

本发明还包括第一、第二、第三、以及第四密封，其中第一与第二密封功能性地布置在第一轮毂与套筒齿轮之间，第一密封防止润滑剂排走，第二密封防止润滑剂受污染。第三与第四密封功能性地布置在第二轮毂与套筒齿轮之间，第三密封防止润滑剂排走，第四密封防止润滑剂受污染。

本发明的一般目的在于，提供润滑齿轮联轴器，其能够执行与现有技术齿轮联轴器相同的功能，但将润滑剂的受污染或排放降至最低。

本发明的另一目的在于，为润滑齿轮联轴器的维护和润滑剂更换提供成本节约。

通过阅读并检阅本发明的下列详细描述，参照所附附图和权利要求，本发明的这些及其他目的、特征和优点将会变得显而易见。

附图说明

在本发明的下列详细描述中，采用所附附图，将对本发明的运行性质和模式进行更详细的描述，其中：

图1是本发明齿轮联轴器的立体图；

图2是齿轮联轴器的主视图；

图3是齿轮联轴器的后视图；

图4是齿轮联轴器的侧视图；

图5是输入轮毂12与输出轮毂22的立体图；

图6是已移除第二端板50b的齿轮联轴器的立体图；以及

图7是沿图2的线7-7截得的齿轮联轴器的横截面图。

具体实施方式

首先，需要注意的是，各个附图的相同附图标记指示本发明相同的、或功能相似的结构性元件。可以理解的是，本发明所要求的范围不受限于所公开的方面。

而且，可以理解的是，本发明不受限于特定的所述方法论、材料和修改，同样地，当然可以变更。还可以理解的是，本文所用的术语仅用于描述特定方面的目的，而不是旨在限制本发明所要求的范围。

除非另有定义，对于本领域普通技术人员而言，本文使用的所有技术性和科学性术语在本发明所具有的含义与他们普遍理解的意思相同。需要理解的是，相似或等同于本文所述的任意方法、设备或材料，能够用于本发明的实施或测试。

现论述附图，图1是齿轮联轴器10的立体图，明显包括输入轮毂12(如图2所示)、输出轮毂22、第一套筒齿轮30、第二套筒齿轮36、第一端板50a、第二端板60b、螺栓60、螺母62、放油塞65a(如图4所示)、以及放油塞65b。输入轮毂12和输出轮毂22分别布置在第一套筒齿轮30与第二套筒齿轮36内。第一套筒齿轮30与第二套筒齿轮36通过螺栓60和螺母62彼此固定，螺栓60和螺母62功能性地布置在第一套筒齿轮30的法兰31与第二套筒齿轮36的法兰37上。第一端板50a通过固定螺丝51a固定至第一套筒齿轮30。此外，第二端板50b通过固定螺丝51b固定至第二套筒齿轮36。润滑剂72(如图7所示)封闭在第一套筒齿轮30与第二套筒齿轮36内，在运行时减少输入轮毂12与第一套筒齿轮30之间、以及输出轮毂22与第二套筒齿轮36之间的摩擦(如图7所示)。放油塞65a(如图4所示)功能性地布置在第一套筒齿轮30的外表面33上，以允许排出并更换第一套筒齿轮30内的润滑剂72。此外，放油塞65b功能性地布置在第二套筒齿轮36的外表面39上，以允许排出并更换第二套筒齿轮36内的润滑剂72。这使得用户能够无需完全拆卸齿轮联轴器10就能实现齿轮联轴器10的定期维护。在优选实施例中，放油塞65a和65b是与第一套筒齿轮30及第二套筒齿轮36的外表面33和39上的螺纹插件接合并固定的螺丝。然而，需要注意的是，在本发明所要求的范围内，使用不同类型的可移除塞是可行及可考虑的。

图2和图3分别是齿轮联轴器10的主视图和后视图。如图所示，固定板42同心布置在输入轮毂12内。固定板紧固件44和销45功能性地布置在固定板42上，它们将会接合输入装置，例如轴(未示出)，以转动齿轮联轴器10。输入装置(未示出)还可以接合套筒40，该套筒40同心布置在输入轮毂12内，以便限制施加在齿轮联轴器10上的扭矩。在优选实施例中，固定螺丝51a和51b分别对称布置在第一端板50a和第二端板50b的面上。此外，螺丝60和螺母62对称地布置在第一套筒齿轮30和第二套筒齿轮36的法兰31和37上。然而，需要注意的是，在本发明所要求的范围内，不同的非对称结构是可行及可考虑的。

图4是齿轮联轴器10的侧视图。如图所示，输入轮毂12与输出轮毂22共线，而第一套筒齿轮30与第二套筒齿轮36共线。当齿轮联轴器10处于运行状态下且没有发生偏移时，输入轮毂12、输出轮毂22、第一套筒齿轮30以及第二套筒齿轮36全部绕轴线80转动。重要的是，要注意输入轮毂12和输出轮毂22能够轴向、径向、以及成角度地偏移。如图所示，放油塞65a在第一套筒齿轮30的外表面33上对称布置，以及放油塞65b在第二套筒齿轮36的外表面39上对称布置。

图5是输入轮毂12与输出轮毂22的立体图。输入轮毂12包括齿轮齿14、第一表面16、第二表面18以及套筒40。输出轮毂22包括齿轮齿24、第一表面26、第二表面28(如图7所示)。在优选实施例中，输入轮毂12与输出轮毂22由高强度材料，例如钢制成。然而，需要注意的是，在本发明所要求的范围内，使用不同的材料是可行及可考虑的。例如，如果运行环境对钢具有腐蚀性，输入轮毂12与输出轮毂22可由复合材料制成，或者如果应力在可接受的范围内，可由球墨铸铁制成。此外，齿轮齿14和齿轮齿24在每个齿轮齿的最外缘包括球冠以及轴向锥形的侧翼，以允许成角度的偏移。

图6是已从第二套筒齿轮36移除第二端板50b的齿轮联轴器10的立体图。如图所示，齿轮齿38同心布置在第二套筒齿轮36内。通过第二套筒齿轮36的齿轮齿38啮合输出轮毂22的齿轮齿24，输出轮毂22相对于第二套筒齿轮36基本不可旋转(如图7所示)。齿轮齿38和齿轮齿24设计为允许输入轮毂12与输出轮毂22的轴向、径向、或成角度的偏移。此外，输入轮毂12的齿轮齿14和输出轮毂22的齿轮齿32设计为允许输入轮毂12与输出轮毂22的轴向、径向、或成角度的偏移。当发生偏移时，为了确保输出轮毂22通过齿轮齿24与齿轮齿38保持与套筒齿轮36接合，止动块58c和58d同心布置在第二套筒齿轮36的齿轮齿38的两侧。当齿轮联轴器10处于运行状态时，随着输入轮毂12与输出轮毂22之间发生偏移，输出轮毂22沿齿轮齿38和齿轮齿24在第二套筒齿轮36内轴向、径向、以及成角度地滑动，以确保齿轮联轴器10不存在过量的扭矩或应力。此外，当齿轮联轴器10处于运行状态时，由于输入轮毂12与输出轮毂22偏移，输入轮毂12沿齿轮齿32和齿轮齿14在第一套筒齿轮30内轴向、径向、以及成角度地滑动(如图7所示)。为了确保输入轮毂12的齿轮齿14保持啮合第一套筒齿轮30的齿轮齿32，止动块58a和58b同心布置在第一套筒齿轮30的齿轮齿32的两侧(如图7所示)。在优选实施例中，齿轮齿12、24、32和38大致相似于直齿圆柱齿轮，当输入轮毂12与第一套筒齿轮30接合，并且输出轮毂22与第二套筒齿轮36接合时，其允许输入轮毂12与输出轮毂22的轴向以及径向位移。然而，需要注意的是，在本发明所要求的范围内，使用不同的齿轮结构是可行及可考虑的。例如，行星齿轮可用于传递输入轮毂12到第一套筒齿轮30的扭矩，而直齿圆柱齿轮可用于传递从第二套筒齿轮到输出轮毂22的扭矩。

图7是沿图2的线7-7截得的齿轮联轴器10横截面图。如图所示，第一端板50a包括延伸件52、表面52a和表面52b，而第二端板50b包括延伸件53、表面53a和表面53b。固定密封54a沿延伸件52的表面52b以及输入轮毂12的表面18，布置在延伸件52与输入轮毂12之间。此外，固定密封54b沿延伸件52的表面52b以及输入轮毂12的表面18布置在延伸件53与输出轮毂22之间。润滑剂72置于输入轮毂12的齿轮齿14与第一套筒齿轮30的齿轮齿32之间，以及输出轮毂22的齿轮齿24与第二套筒齿轮36的齿轮齿38之间，以减少偏移期间的摩擦。输入轮毂12与输出轮毂22分别具有凸起棱74a和74b，当齿轮联轴器10处于运行状态时，用于延缓润滑剂72接近固定密封54a和54b。为了防止润滑剂72受污染，排除密封56a沿延伸件52的表面52b以及输入轮毂12的表面16布置在延伸件52与输入轮毂12之间。此外，排除密封56b沿延伸件53的表面53a以及输出轮毂22的表面26布置在延伸件53与输出轮毂22之间。在优选实施例中，固定密封54a和54b以及排除密封56a和56b是橡胶边缘密封。然而，需要注意的是，在本发明所要求的范围内，使用不同的密封材料是可行及可考虑的。在输入轮毂12与延伸件52之间形成通道75a，以允许输入轮毂12相对于第一套筒齿轮30的轴向、径向和成角度运动。在输出轮毂22与延伸件53之间形成通道75b，以允许输出轮毂22相对于第二套筒齿轮36的轴向运动。如果排除密封56a或56b开始失效并停止阻碍物质移向固定密封54a和54b，通道75a和75b还协助防止润滑剂72受污染。当齿轮联轴器10处于运行状态时，通道75a和75b的设计将污染物拉离固定密封54a和54b。

为了确保润滑剂72保持在齿轮联轴器10内，除了使用固定密封54a和54b之外，静态密封68功能性地布置在第一端板50a与第一套筒齿轮30之间，而静态密封70功能性地布置在第二端板50b与第二套筒齿轮36。此外，由于第一套筒齿轮30与第二套筒齿轮36之间的螺栓连接不足以将润滑剂72保持在齿轮联轴器10内，静态密封69布置在第一套筒齿轮30与第二套筒齿轮36之间，以便获得紧密的密封，润滑剂72不能穿过该静态密封69。在优选实施例中，润滑剂72是液体，例如油，其允许润滑剂72不仅具有优秀的减摩擦性能，还允许在齿轮联轴器10内通过简单移除放油塞65a和65b来排出并更换润滑剂72。然而，需要注意的是，在本发明所要求的范围内，使用不同的减摩擦物质是可行及可考虑的。例如，可在齿轮联轴器10内使用油脂。

需要注意的是，本发明上述各个特征及其其他特征和功能、或其替代方案，可期望结合到其他多种不同的系统或应用场合中。当前在本文中，各种未预见到或未曾想到的替代方案、修改、变体、或改进可随后由本领域技术人员得出，这也包含在下列权利要求中。

附图标记列表

10 齿轮联轴器

12 输入轮毂

14 齿轮齿

16 第一表面

18 第二表面

22 输出轮毂

24 齿轮齿

26 第一表面

28 第二表面

30 第一套筒齿轮

31 法兰

32 齿轮齿

33 外表面

36 第二套筒齿轮

37 法兰

38 齿轮齿

39 外表面

40 套筒

42 固定板

44 固定板紧固件

45 销

50a 第一端板

50b 第二端板

51a 固定螺丝

51b 固定螺丝

52 延伸件

52a 第一表面

52b 第二表面

53 延伸件

53a 第一表面

53b 第二表面

54a 固定密封

54b 固定密封

56a 排除密封

56b 排除密封

58a 止动块

58b 止动块

58c 止动块

58d 止动块

60 螺栓

62 螺母

65a 放油塞

65b 放油塞

68 静态密封

69 静态密封

70 静态密封

72 润滑剂

74a 凸起棱

74b 凸起棱

75a 通道

75b 通道

80 轴线