CN102947686B - 轴连接结构和轴连接方法 - Google Patents

Abstract

一种轴连接装置方便外花键轴和内花键轴之间的接合并且防止在接合之后的轴跳动。一种用于通过使一对内外花键轴（7、11）接合而连接一对旋转轴的轴连接装置。该轴连接装置设置有：用于在所述一对花键轴之间的接合之前对齐所述一对花键轴的轴线的轴连接辅助装置（21）；和用于防止在所述一对花键轴之间的接合之后花键轴的跳动的轴跳动防止机构。轴连接辅助装置（21）包括：布置在所述一对花键轴（7、11）的其中一个花键轴（7）的外侧并与其同轴的定中环（22）；和设置在另一花键轴（11）的外侧并定位在以所述另一花键轴（11）为中心的同一个圆上的多个定中销（23），定中销之间具有预定的角间隔并与定中环（22）的外周表面接合，以使所述一对花键轴（7、11）的轴线相互对齐。

Description

轴连接结构和轴连接方法

技术领域

本发明涉及用于将花键轴附连于要相互连接的一对旋转轴的每个的端部并且通过花键轴之间的装配使旋转轴相互连接的轴连接结构和轴连接方法。

背景技术

例如，在诸如发动机之类的被测试产品的旋转轴被连接于诸如功率计之类的测试装置的旋转轴的情况下，旋转轴之间的连接如图15所示并且如下所述地实施。花键轴104被附连于诸如发动机之类的被测试产品103的旋转轴，所述被测试产品通过橡胶安装件102安装在底座101上。另一方面，花键轴104通过万向节106等装配到其上的花键轴107附连于诸如功率计之类的测试装置（未示出）的旋转轴（被连接轴）105。花键轴107由轴支撑部件108支撑。

通过由诸如气缸之类的轴支撑部件驱动机构109将轴支撑部件108朝着被测试产品103移动并且因而使花键轴104装配在花键轴107中，将被测试产品的旋转轴连接于测试装置的旋转轴。如果在花键轴107和花键轴104之间存在轴线偏离，所述偏离由所述万向节106等吸收（例如，见专利文献1-3）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP H01-7853Y2

专利文献2：JP H02-10432Y2

专利文献3：JP 2006-300116A

发明内容

发明要解决的问题

当花键轴相互装配时，需要将花键轴之间的轴线偏离设置在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内。因此，需要将被测试产品的旋转轴的位置和在测试装置的远端处的花键轴的位置设置在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内。

此外，即便对于能够由万向节等吸收被测试产品的旋转轴和测试装置的旋转轴之间的轴线偏离的轴连接装置，必需竖直地、水平地或者类似地移动测试装置侧的花键轴，用于实际地吸收所述偏离并且使所述花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内。这种操作实际上需要大量工作负荷。这种大量工作负荷导致总的测试时间段的增加。

发明的目的是提供一种轴连接结构和轴连接方法，其能够执行轴线对齐操作并且防止在所述花键轴之间的连接之后的轴跳动。

解决问题的手段

根据本发明的第一方面，提供了一种用于通过一对花键轴之间的装配连接一对旋转轴的轴连接结构，其中所述一对旋转轴设置有所述一对花键轴的对应一个，其特征在于，所述轴连接结构包括轴连接辅助装置，其中所述轴连接辅助装置包括：布置在所述一对花键轴中的第一花键轴的外侧并且与所述第一花键轴同轴设置的定中环；和设置在所述一对花键轴中的第二花键轴外侧的多个定中销，其中所述定中销与所述定中环的外周表面接合，并且使所述第一花键轴的轴线和所述第二花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内。

根据第二方面，所述定中销中的每个包括圆柱形部分和圆锥形部分；所述圆柱形部分与所述定中环的外周表面接合并且定位所述定中环；并且所述圆锥形部分设置在所述圆柱形部分的远端处，并且通过抵接在所述定中环的外周表面上使所述一对花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内。

根据第三方面，所述圆柱形部分包括凸缘部分；并且当所述圆柱形部分与所述定中环的外周表面接合时，所述凸缘部分与所述定中环的远端表面相接触。

根据第四方面，要相互连接的所述一对旋转轴中的一个是被测试产品的旋转轴；所述一对旋转轴的另一个是用于对所述被测试产品进行测试的测试装置的旋转轴；所述第一花键轴附连于所述被测试产品的旋转轴；所述第二花键轴附连于所述测试装置的旋转轴；所述第二花键轴附连于轴支撑部件；所述轴支撑部件的轴向运动由轴支撑部件驱动部件提供；并且所述定中销中的每个的轴向运动由销驱动部件提供。

根据第五方面，所述销驱动部件使所述定中销中的三个或更多个朝着被测试产品独立地行进，用于与定中环的外周表面接合并且使所述第一花键轴的轴线和所述第二花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内；并且所述轴支撑部件驱动部件使所述轴支撑部件朝着所述被测试产品行进，用于引起所述第一花键轴和所述第二花键轴之间的装配。

根据第六方面，所述轴支撑部件驱动部件和所述销驱动部件是气缸。

根据第七方面，所述轴支撑部件驱动部件和销驱动部件是伺服马达或液压缸。

根据本发明的第八方面，提供了一种轴连接方法，其特征在于所述方法包括：将第一花键轴附连于被测试产品的旋转轴；在所述第一花键轴外侧并且与所述第一花键轴同轴地布置定中环；将第二花键轴附连于用于对所述被测试产品进行测试的测试装置的旋转轴；将多个定中销以由销驱动部件提供所述定中销的轴向运动的方式附连于轴支撑部件，所述第二花键轴附连于所述轴支撑部件；由轴支撑部件驱动部件提供所述轴支撑部件的轴向运动；通过所述销驱动部件使所述多个定中销朝着被测试产品行进并且与所述定中环的外周表面接合，并且使所述第一花键轴的轴线和所述第二花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内；并且其后，使所述第二花键轴向前行进并且引起所述第一花键轴和所述第二花键轴之间的装配。

根据第九方面，所述方法包括：当在待命位置时，通过辅助气缸使所述多个定中销相对于附连于所述测试装置的花键轴的远端表面朝着所述被测试产品突出的步骤；在使得所述多个定中销朝着所述被测试产品突出的状况下通过主气缸使所述轴支撑部件朝着所述被测试产品行进，并且通过所述定中环和所述多个定中销消除所述花键轴的轴线之间的偏离的步骤；检测是否所有的定中销都与所述定中环的外周表面接合并且所述花键轴的轴线是否处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内的步骤；在完成所述花键轴的轴线对齐之后打开辅助气缸的阀，并且通过主气缸使所述轴支撑部件行进，并且引起所述花键轴之间的装配，以及使附连于所述测试装置的花键轴的远端表面与所述定中环的底表面部分相接触的步骤；通过在附连于所述测试装置的花键轴的远端表面与所述定中环的底表面部分之间产生间隙使附连于所述测试装置的花键轴的远端表面与所述定中环的底表面部分脱离相互接触的步骤；以及通过在所述定中销与所述定中环之间产生间隙使所述定中销与所述定中环脱离接触的步骤。

根据第十方面，所述一对花键轴设置有轴跳动防止机构；所述轴跳动防止机构包括定位销和衬套；以及在花键连接时所述定位销和衬套相互紧密接触并且相互装配。

根据第十一方面，所述第一花键轴是在外周表面上具有花键齿的圆柱形形状；所述第二花键轴是在内周表面上具有花键齿的中空圆柱形形状；所述第二花键轴的花键齿与所述第一花键轴的花键齿啮合；所述定位销是圆柱形形状，并且布置在圆柱形的第一花键轴的连接部分的远端表面处；以及所述衬套是中空圆柱形形状，并且布置在所述中空圆柱形形状的第二花键轴的内部。

根据第十二方面，所述定位销包括小直径轴部分和大直径轴部分；所述大直径轴部分与所述小直径轴部分的远端相连续；所述衬套包括小内径部分和大内径部分；所述大内径部分与所述小内径部分相连续；所述定位销和所述衬套之间的装配使所述定位销的大直径轴部分的外表面与所述衬套的小内径部分的内表面相接触。

根据第十三方面，所述定位销的大直径轴部分和所述衬套的小内径部分中的至少一个包括用于引导另一个的***的***引导表面。

根据第十四方面，所述定位销和所述衬套中的至少一个能够附连于所述第一花键轴的远端表面和所述第二花键轴的内表面中的至少一个以及能够与之分离。

根据第十五方面，所述第一花键轴设置在要由功率计进行测试的所述被测试产品的旋转轴处；以及所述第二花键轴设置在所述功率计的旋转轴处。

根据第十六方面，所述第一花键轴由一对轴承相对于所述轴支撑部件可旋转地支撑；以及被构造成与所述定位销接触的、所述衬套的小内径部分的内周表面定位在所述一对轴承的内部。

根据第十七方面，所述轴支撑部件是浮动类型。

根据第十八方面，所述定位销用合成树脂或橡胶制造。

根据第十九方面，第一花键轴是圆柱形形状，并且在外周表面上设置有花键齿；第二花键轴是中空圆柱形形状，并且在内周表面上设置有花键齿；并且所述第二花键轴的花键齿与所述第一花键轴的花键齿啮合；其特征在于：圆柱形形状的定位销布置在所述圆柱形形状的第一花键轴的连接部分的远端表面处；中空圆柱形形状的衬套布置在所述中空圆柱形形状的第二花键轴的内部；所述一对花键轴设置有轴跳动防止机构；所述轴跳动防止机构包括定位销和衬套，并且在花键连接时所述定位销和衬套相互紧密接触并相互装配。

发明的效果

（1）根据第一方面的轴连接结构，能够容易并且可靠地实现花键轴之间的装配，原因是在花键轴之间的装配之前，使所述多个定中销与定中环的外周表面接合，使花键轴的轴线处在能够实现在所述花键轴之间的装配的范围内。

（2）根据第二方面的轴连接结构，在当使一对花键轴相互装配时所述一对花键轴的轴线相互偏离的情况下，定中销的圆锥部分的倾斜表面与定中环远端表面的外周相接触，使得定中环被引导到由所述多个定中销形成的环形空间中。于是，所述多个定中销的圆柱部分的外周表面与定中环的外周表面接合，并且使花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内。

（3）根据第三方面的轴连接结构，特征是接触开关等布置在凸缘部分和定中环之间的接触表面处，使得能够容易检测圆柱形部分和定中环的外周表面之间的装配。

（4）根据第四方面的轴连接结构，通过所述被测试产品的旋转轴、用于对被测试产品进行测试的测试装置的旋转轴、定中环和多个定中销，能够容易并可靠地完成花键连接。

（5）根据第五方面的轴连接结构，通过销驱动部件能够使所述多个定中销朝着被测试产品行进，并且与定中环的外周表面接合，并且使花键轴的轴线处在能够实现在所述花键轴之间的装配的范围内，并且其后通过轴支撑部件驱动部件使轴支撑部件朝着被测试产品行进并且引起花键轴之间的装配。

（6）根据第六方面的轴连接结构，特征是销驱动部件和轴支撑部件驱动部件由气缸实现，使得相比这些部件用伺服马达实现的情况，能够使这些部件更加简化，成本更低。

（7）根据第七方面的轴连接结构，特征是销驱动部件和轴支撑部件驱动部件用伺服马达或液压缸实现，用来增强定中环和轴支撑部件的停止位置的精度。因此，相比它们用气缸实现的情况，能够在附连于测试装置的花键轴的远端和定中环的底表面部分之间更加容易产生间隙等。

（8）根据第八方面的轴连接方法，通过销驱动部件使多个定中销行进，与定中环的外周表面相接触，并且使花键轴的轴线处在能够实现在所述花键轴之间的装配的范围内，并且其后使第一花键轴朝着被测试产品行进并且引起花键轴之间的装配。

（9）根据第九方面的轴连接方法，特征是使附连于测试装置的花键轴的远端和定中环的底表面部分脱离相互接触，使得能够进行发动机测试且在附连于测试装置的花键轴和定中环之间以及定中环和定中销之间不产生摩擦阻力。

（10）根据第十方面的轴连接结构，当所述一对花键轴相互装配时，设置在所述一对花键轴中的定位销和衬套相互装配，即无间隙地相互装配，因此防止发生轴跳动等。

（11）根据第十一方面的轴连接结构，当所述一对花键轴相互装配时，设置在第一花键轴中的定位销装配在设置于第二花键轴的内周表面处的衬套内，因此，一体地连接定位销和衬套，并且防止发生轴跳动等。

（12）根据第十二方面的轴连接结构，特征是使定位销的大直径轴部分的外表面与衬套的小内径部分的内表面部分局部地相接触，使得能够增强这些部分的直径和表面的精度，并且使得大直径轴部分的外表面和衬套的内表面相互紧密接触，并且防止发生轴跳动等。这使得与定位销的整个外表面和衬套的整个内表面相互均匀接触的情况相比容易处理接触表面。

（13）根据第十三方面的轴连接结构，形成在定位销的大直径轴部分和/或衬套的小内径部分的远端部分的***引导表面使得定位销和衬套能够平滑地相互装配。

（14）根据第十四方面的轴连接结构，特征是定位销和衬套中的至少一个在必要时能够附连或分离，使得能够容易修理或换部件。

（15）根据第十五方面的轴连接结构，特征是诸如发动机之类的被测试产品的旋转轴和对该被测试产品进行测试的功率计的旋转轴，使得能够在轴跳动和共振发生均被抑制的状况下进行被测试产品的性能测试。

（16）根据第十六方面的轴连接结构，特征是在定位销与衬套装配时，要与定位销接触的、衬套的小内径部分的内周表面设置在一对轴承的内部，用来进一步抑制轴跳动。

（17）根据第十七方面的轴连接结构，即使在使用浮动型轴支撑部件使得轴跳动和共振发生的可能性较高的情况下，也能够更可靠地防止轴跳动和共振发生。

（18）根据第十八方面的轴连接结构，特征是定位销用诸如合成树脂或橡胶的自润滑材料和/或弹性材料制造，与用金属制造的情况相比，用来使装配平顺。

（19）根据第十九方面的轴连接结构，当外花键轴和内花键轴相互装配时，设置在花键轴中的定位销和衬套相互装配，即无间隙地相互装配，因此防止轴跳动等。

附图说明

图1是示出设置有轴连接辅助装置的轴连接结构的说明示意图；

图2是示出轴连接方法的步骤1的说明示意图；

图3是示出轴连接方法的步骤2至4的说明示意图；

图4是示出轴连接方法的步骤5的说明示意图；

图5是示出轴连接方法的步骤6的说明示意图；

图6是示出轴连接方法的步骤7的说明示意图；

图7是示出根据本发明的轴连接方法的流程图；

图8是示出第二实施例的说明示意图；

图9是示出第三实施例的主要部分的说明示意图；

图10是定位销的剖视图；

图11是衬套的剖视图；

图12是定位销和衬套相互装配的情况的剖视图；

图13是外花键轴和内花键轴相互装配的情况的剖视图；

图14是定位销和衬套相互装配的情况的剖视图；以及

图15是示出常规例子的说明示意图。

具体实施方式

图1至7示出第一实施例。在旋转轴相互连接并且进行各种测试的情况下，例如，功率计5的旋转轴（被连接轴）6连接于作为被测试产品的发动机3的旋转轴4，该发动机3例如通过橡胶安装件2安装在底座1上，如图1所示。在对发动机3进行测试的情况下，第一花键轴7附连于发动机3的旋转轴4，而第二花键轴11通过伸缩式万向节8、9、10连接于功率计5的旋转轴6。在图1中，14和15表示用于旋转花键轴11并因而使花键轴7的凹入部分（谷）与花键轴11的突出部分（峰）相匹配的齿条和小齿轮。

花键轴11附连于轴支撑部件12。轴支撑部件12连接于作为轴支撑部件驱动部件的气缸（下文称为主气缸）13的活塞杆13a的远端，并且被构造成沿着轴向（在图1中沿着水平方向）行进。轴支撑部件12具有用于在允许花键轴11水平行进、竖直行进等的同时支撑花键轴11的未示出的结构（如JP 2006-300116A中那样的结构），因而吸收被测试产品的旋转轴和测试装置的旋转轴之间轴线偏离（当存在偏离时）。13b表示主气缸13的活塞。

如图2至4所示，轴连接辅助装置21用来使花键轴7、11的轴线处在能够实现花键轴之间的装配的范围内。轴连接辅助装置21总体上如下所述。在图2中，通过气缸（下文称为辅助气缸）24使定中销23突出。然后，如图3所示，通过主气缸13使轴支撑部件12朝着被测试产品3行进，同时轴连接辅助装置21用来起到使轴线基本上相互对齐的作用。如图4所示，花键轴7***花键轴11中，以连接所述一对旋转轴4、6。

下面描述轴连接辅助装置21的主要部件。轴连接辅助装置21由定中环22和四个定中销23构成，其中定中环22与花键轴7同轴地设置，并且四个定中销23围绕花键轴11均匀地间隔开。使所有四个定中销23与定中环22的外周表面接合，从而使花键轴7的轴线CL1和花键轴11的轴线CL2相互对齐。虽然在图1至图6仅示出了两个定中销23、23，但是实际上还提供了另外两个定中销23、23（为了方便说明，两个定中销从图中省去）。

定中环22例如是具有底部的中空圆柱形形状，包括中空圆柱形部分22a和底表面部分22b。底表面部分22b附连于夹具3a。

定中销23包括圆柱形部分23a和圆锥形部分23b，其中圆柱形部分23a与定中环22的外周表面接合并且定位定中环22，并且其中圆锥形部分23b设置在圆柱形部分23a的远端并且将定中环22的外周表面引导到圆柱形部分23a的外周表面。

四个定中销23中的每个附连于辅助气缸24的活塞杆24a的远端，并且被构造成沿着轴向行进，其中辅助气缸24与花键轴11一体地附连并且用作销驱动部件。

如图1和图2所示，当花键轴7的轴线CL1与花键轴11的轴线CL2不相同时，定中销23沿着箭头A的方向的运动使定中销23之一的圆锥形部分23b的倾斜表面与定中环22的远端表面的外周边22c接触并且消除轴线的偏离。于是，如图3所示，当每个定中销23的圆柱形部分23a的外周表面与定中环22的外周表面接合（相接触）时，花键轴7的轴线和花键轴11的轴线处在能够实现花键轴之间的装配的范围内。所有四个定中销被接合的状况由针对定中销中的各个设置的近物传感器25检测。其后，花键轴7、11相互接合，如图4所示。

在图1至图6中，S1表示用于检测轴支撑部件12的最后面的位置的第一传感器，S2表示用于检测轴支撑部件12的最前面的位置的第二传感器，其中第二传感器用来实现限制器（安全）功能，S3表示用来检测定中销23的最后面的位置的第三传感器，S4表示用来检测定中销23的最前面的位置的第四传感器，以及S5表示布置在第三传感器S3和第四传感器S4之间的第五传感器。

参考图1至图6以及用来描述操作的图7的流程图，下面描述通过利用轴连接辅助装置21将功率计5的旋转轴6连接于发动机3的旋转轴4的方法。

图7中的步骤0表示图1所示的待命状况。轴支撑部件12由主气缸13设置在最后面的位置，即，离发动机3最远的位置。四个定中销23中的每个由辅助气缸24也设置在最后面的位置，即离发动机3最远的位置。

在图7中的步骤1，辅助气缸24使四个定中销23相对于花键轴11的远端表面朝着被测试产品3突出，并且移动，直到辅助气缸24b被传感器S4检测到（直到所述最前面的位置被检测到）。

图3示出图7中的步骤2和3。在步骤2，在使四个定中销23朝着被测试产品3突出的状况下，主气缸13使轴支撑部件12朝着被测试产品3行进。在这时，当花键轴7的轴线和花键轴11的轴线处在能够实现花键轴之间的装配的所述范围之外时，四个定中销23中的至少一个的圆锥形部分23b的倾斜表面与定中环22的远端表面的外周边22c相接触，并且随着轴支撑部件12行进，轴线偏离减小。

在步骤3，响应所有近物传感器25检测到所有定中销23的圆柱形部分23a的外周表面与定中环22的外周表面接合（相接触），可以确定，花键轴7的轴线和花键轴11的轴线处在能够实现花键轴之间的装配的所述范围内。如果即使在行进到主气缸的传感器S2的位置（最大行进）的情况下，所有近物传感器25都没有检测到接合，则假定定中操作已经失败，使轴支撑部件12行进回到传感器S1的位置，并且使每个定中销23行进回到传感器S3的位置，并且从步骤1重新开始所述处理。如果即使通过两个或更多个处理循环定中操作仍然失败，则中断连接操作。

图7中的步骤4表示从图3到图4的中间状况。在步骤4，四个辅助气缸24中的每个的阀在图3的状况下打开。于是，为了花键轴的连接，花键轴由齿条14和小齿轮15施加转矩，并且允许旋转轴通过惯性力以非常低的速度旋转，并且轴支撑部件12由主气缸13移动。在这个步骤，花键轴11与轴支撑部件12一起朝着被测试产品3行进。在这时，使四个定中销23中的每个的圆锥形部分23b的远端突出成与夹具3a的表面接触。但是，可以通过主气缸13将轴支撑部件12朝着被测试产品3进一步移动，原因是如上所述辅助气缸24的阀打开。

图4示出图7中的步骤5。在步骤5，检测活塞24b是否经过传感器S5的位置。一旦检测到，确定花键轴的连接完成。但是，如果没有检测到活塞24b经过传感器S5的位置，则每个气缸返回到待命位置，并且从步骤1重新开始自动连接。由于轴支撑部件12的重量（惯性）大，不能与传感器S5的位置检测同时地使轴支撑部件12完全停止。因此，花键轴11的远端表面可能与定中环22的底表面部分22b相接触。如果花键轴在这种接触状况下旋转，则产生花键轴11的远端表面在定中环22的底表面部分22b上滑动的问题。

因此，如步骤6所示（图5），主气缸13的阀打开，将空气再次供给至在步骤4中已经打开的辅助气缸24的阀，轴支撑部件12和花键轴11移离被测试产品3，直到活塞24b再次被传感器S5检测到。这种行为在花键轴11的远端表面和定中环22的底表面部分22b之间产生间隙G1，因而使花键轴11和定中环22脱离相互接触。

在图7的步骤7，通过向辅助气缸供给空气直到活塞24b被传感器S3检测到而使定中销23在图6中沿着离开定中环22的方向行进。这种行为在每个定中销23和定中环22之间产生间隙G2，并且因此使每个定中销23和定中环22脱离相互接触。

然后，在步骤8，开始测试。如上所述，间隙G1用来使花键轴11的远端表面和定中环22的底表面部分22b脱离相互接触，而间隙G2用来使每个定中销23和定中环22脱离相互接触。这允许在它们之间不产生摩擦阻力的情况下进行发动机测试。

图8示出第二实施例。虽然在第一实施例中使定中销23的远端部分与发动机罩3a相接触，但是本实施例可以以图8所示的方式构造，使得定中销23的圆柱形部分23a形成有与定中环22的中空圆柱部分22a的远端表面相接触的凸缘部分23c。在定中销23的远端部分与发动机罩3a相接触的情况下，定中销23的远端部分或发动机罩3a可能被损坏，原因是接触压力集中在定中销23的远端部分处。另一方面，在凸缘部分23c与定中环22的中空圆柱部分22a的远端表面相接触的情况下，接触压力可以分布在定中环22的整个远端表面上。在凸缘部分23c和定中销23之间的接触表面处设置接触传感器26使得能够检测花键轴7已经装配在花键轴11中。其它构造与第一实施例相同，并且其描述被省去以避免重复。

虽然第一和第二实施例已经被示出为这样的情况，即，轴支撑部件驱动部件和销驱动部件由气缸实现，但是轴支撑部件驱动部件和销驱动部件其中之一或两者可以由伺服马达或液压缸实现。此外，定中销23的数目不限于四个，而可以是大于或等于三的任何数目。

图9至图14示出第三实施例。

在第一和第二实施例中，可以通过使用轴连接辅助装置21容易地实现花键连接。但是，不能防止花键连接之后的轴跳动。

第三实施例被构造成使得轴连接辅助装置21用于容易地执行花键连接，并且轴跳动防止机构用于防止花键连接之后的轴跳动。

在描述第三实施例之前，下面描述基于花键的轴连接结构的问题。<1>当花键轴104和花键轴107相互装配时，花键轴104的花键槽和花键轴107的花键槽之间的间隙（游隙）引起轴跳动等。这种间隙对于平滑地进行花键轴104和花键轴107之间的装配是关键的。当间隙增加时，能更容易实现花键轴104和花键轴107之间的装配，但是轴跳动变得明显。特别是在要与之花键连接的诸如马达或发动机之类的转子通过诸如橡胶安装件之类的弹性部件固定的情况下，被测试产品的轴线的位置变得不稳定或运动，从而引起外花键轴104和内花键轴107之间的装配误差造成振荡和谐振的问题。这是因为花键连接用来传递沿着轴向的力，但是沿着垂直于轴向的方向的固定由于花键连接装配的误差而不充分。容易发生轴跳动或谐振，特别是如果支撑功率计一侧的花键轴107的轴支撑部件108是如专利文献3所述的浮动式轴承。<2>与<1>的情况相反，当间隙减小时，变成能更有效地抑制轴跳动，但是很难实现花键轴104和花键轴107之间的装配。对于用于在无需将间隙设置成较小的情况下抑制轴跳动等的方法，可以设想将花键轴之间的装配设置在大范围，将间隙设置成较小，并且因而增强沿着垂直于轴向的方向的固定。但是，这导致被连接轴的长度增大，并且还需要图15的轴支撑部件驱动机构109的一定量的行程，因而，产生装置的整体尺寸变大的问题。

第三实施例被构造成基于花键连接结构解决上面描述的常规***的问题，可靠地抑制轴跳动而无需将间隙设置成较小以至于花键轴之间的装配困难，并且无需将花键轴设置成较长以至于使装置的尺寸增大。

图9是示出根据第三实施例的轴连接结构的主要部分的剖视图。第三实施例的轴连接结构包括与第一实施例中的轴连接辅助装置类似的轴连接辅助装置、和用于防止利用轴连接辅助装置已经相互花键连接的外花键轴7和内花键轴11的轴跳动的轴跳动防止机构31。

虽然从附图中略去，但是第三实施例的轴连接结构如第一实施例中一样地构造并且如下所述。定中环设置在第一花键轴的外侧并且与第一花键轴同轴地设置。另一方面，定中销设置在第二花键轴的外侧并且被构造成与定中环的外周表面接合，使得第一花键轴的轴线和第二花键轴的轴线处在能够实现第一花键轴和第二花键轴之间的装配的范围内。下面描述轴跳动防止机构31。

如图9所示，轴跳动防止机构31由外花键轴7和内花键轴11以及定位销32和衬套33构成，所述定位销和衬套在花键连接的情况下，具体地在外花键轴7和内花键轴11之间的花键连接之后相互装配。

外花键轴7是圆柱形形状，并且在外周表面上设置有花键齿34。

内花键轴11是中空圆柱形形状，并且在内表面上设置有花键齿35，其中花键齿35与外花键轴7的花键齿34啮合。

定位销32是圆柱形形状，并且能够通过定位销固定螺栓36附连于圆柱形形状的外花键轴7的远端表面以及能够与之分离。

衬套33是中空圆柱形形状，并且通过衬套固定螺栓37连接于中空圆柱形形状的内花键连接部分11的内周。

如图10所示，定位销32包括小直径轴部分32a和大直径轴部分32b，其中大直径轴部分32b与小直径轴部分32a的远端相连续并且具有比小直径轴部分32a稍大的直径。

大直径轴部分32b的远端形成有***引导表面32c，其中为了容易地***衬套33中，***引导表面32c具有朝着远端逐渐减小的直径。

如图11所示，衬套33包括大内径部分33a和小内径部分33b，其中小内径部分33b与大内径部分33a的远端相连续。

小内径部分33b的远端类似地形成有***引导表面33c，其中为了定位销32容易***，***引导表面33c具有朝着远端逐渐减小的直径。

相比用金属制造，如果用诸如合成树脂或橡胶之类的自润滑和/或弹性材料制造，定位销32可以平滑地装配。

当定位销32和衬套33相互装配时，定位销32的大直径轴部分32b的外表面与衬套33的小内径部分33b的内表面相接触。

如图9所示，内花键轴11由一对轴承38、39相对于轴支撑部件40可旋转地支撑。轴支撑部件40由浮动式轴支撑部件实现。外花键轴7由轴承41相对于支撑部件42可旋转地支撑。

如图13所示，当定位销32和衬套33相互装配时，与定位销32的大直径轴部分32b接触的、衬套33的小内径部分33b的内表面位于在所述一对轴承38、39之间。

在本实施例中，外花键轴7连接于由功率计进行测试的被测试产品的旋转轴43，而内花键轴11连接于功率计的旋转轴44。

在具有上述构造的第三实施例的轴连接结构中，从附图中被省去的类似于第一实施例的轴连接辅助装置21的轴连接辅助装置用来使花键轴7的轴线和花键轴11的轴线相互对齐，并且首先使第一内花键轴11沿着图9的箭头A的方向行进，以将外花键轴7***内花键轴11中，如图13所示。

当外花键轴7的特定部分被***内花键轴11中时，定位销32的远端处的大直径轴部分32b通过***引导表面32c、33c平滑地***衬套33中，并且两者之间的装配在定位销32的大直径轴部分32b和衬套33的小内径部分33b之间没有间隙的情况下实现。

然后，如图14所示，在内花键轴11的远端部分与支撑部件42相接触以完成花键连接的时刻，定位销32的大直径轴部分32b的外表面与衬套33的小内径部分33b的内表面接触，从而防止外花键轴7和内花键轴11之间的轴跳动，并且防止被测试产品的旋转轴43和功率计的旋转轴44之间的轴跳动。

顺便说明，虽然本实施例针对外花键轴7连接于要被功率计测试的被测试产品的旋转轴43，而内花键轴11连接于功率计的旋转轴44的情况进行描述，但是这可以改变，使得内花键轴11连接于被测试产品的旋转轴43，而外花键轴7连接于功率计的旋转轴44。

虽然上面所述的实施例被构造成使得定位销32通过定位销固定螺栓36附连于外花键轴7的远端以及与之分离，但是这可以改变，使得定位销32与外花键轴7的远端一体地形成。

虽然上面所述的实施例被构造成使得：定位销32包括小直径轴部分32a和大直径轴部分32b，其中大直径轴部分32b与小直径轴部分32a的远端相连续并具有稍大于小直径轴部分32a的直径；并且衬套33包括大内径部分32a和小内径部分33b，其中小内径部分33b与大内径部分33a的远端相连续；并且当定位销32和衬套33相互装配时，定位销32的大直径轴部分32b的外表面与衬套33的小内径部分33b的内表面接触。但是这可以被构造成使得：衬套33的内径设置成一致，并且仅仅定位销32具有小直径轴部分32a和大直径轴部分32b，其中大直径轴部分32b与小直径轴部分32a的远端相连续并且具有稍大于小直径轴部分32a的直径，并且大直径轴部分32b的外表面与衬套33的内表面相接触。相反，也可以被构造成使得：定位销32具有一致的外径，而仅仅衬套33具有大内径部分33a和小内径部分33b，其中小内径部分33b与大内径部分33a的远端相连续，并且定位销32的外表面与小内径部分33b的内表面相接触。

虽然所述实施例针对定位销32和衬套33两者设置有***引导表面32c、33c的情况进行了描述，但是这可以被改变使得定位销32和衬套33之一设置有***引导表面。

工业适用性

虽然这些实施例针对发动机连接于功率计的具体情形进行了描述，但是根据本发明的轴连接辅助装置和轴连接方法不限于其中发动机连接于功率计的情形，而是可适用于通过花键轴装配使两个旋转轴相互连接的广泛情形。

Claims (17)

1.一种用于通过一对花键轴之间的装配连接一对旋转轴的轴连接结构，其中所述旋转轴一一对应地设置有所述花键轴，其特征在于，所述轴连接结构包括轴连接辅助装置，其中所述轴连接辅助装置包括：

布置在所述一对花键轴中的第一花键轴的外侧并且与所述第一花键轴同轴设置的定中环；和

设置在所述一对花键轴中的第二花键轴外侧的多个定中销，其中所述定中销与所述定中环的外周表面接合，并且使所述第一花键轴的轴线和所述第二花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内；

其中：

要相互连接的所述一对旋转轴中的一个是被测试产品的旋转轴；

所述一对旋转轴的另一个是用于对所述被测试产品进行测试的测试装置的旋转轴；

所述第一花键轴附连于所述被测试产品的旋转轴；

所述第二花键轴附连于所述测试装置的旋转轴；

所述第二花键轴附连于轴支撑部件；

所述轴支撑部件的轴向运动由轴支撑部件驱动部件提供；并且

所述定中销中的每个的轴向运动由销驱动部件提供。

2.如权利要求1所述的轴连接结构，其特征在于：

所述定中销中的每个包括圆柱形部分和圆锥形部分；

所述圆柱形部分与所述定中环的外周表面接合并且定位所述定中环；并且

所述圆锥形部分设置在所述圆柱形部分的远端处，并且通过抵接在所述定中环的外周表面上使所述一对花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内。

3.如权利要求2所述的轴连接结构，其特征在于：

所述圆柱形部分包括凸缘部分；并且

当所述圆柱形部分与所述定中环的外周表面接合时，所述凸缘部分与所述定中环的远端表面相接触。

4.如权利要求1所述的轴连接结构，其特征在于：

所述销驱动部件使所述定中销中的三个或更多个朝着被测试产品独立地行进，用于与定中环的外周表面接合并且使所述第一花键轴的轴线和所述第二花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内；并且

所述轴支撑部件驱动部件使所述轴支撑部件朝着所述被测试产品行进，用于引起所述第一花键轴和所述第二花键轴之间的装配。

5.如权利要求1所述的轴连接结构，其特征在于：所述轴支撑部件驱动部件和所述销驱动部件是气缸。

6.如权利要求1所述的轴连接结构，其特征在于：所述轴支撑部件驱动部件和所述销驱动部件是伺服马达或液压缸。

7.如权利要求1所述的轴连接结构，其特征在于：

所述一对花键轴设置有轴跳动防止机构；

所述轴跳动防止机构包括定位销和衬套；以及

在花键连接时所述定位销和衬套相互紧密接触并且相互装配。

8.如权利要求7所述的轴连接结构，其特征在于：

所述第一花键轴是在外周表面上具有花键齿的圆柱形形状；

所述第二花键轴是在内周表面上具有花键齿的中空圆柱形形状；

所述第二花键轴的花键齿与所述第一花键轴的花键齿啮合；

所述定位销是圆柱形形状，并且布置在圆柱形的第一花键轴的连接部分的远端表面处；以及

所述衬套是中空圆柱形形状，并且布置在所述中空圆柱形形状的第二花键轴的内部。

9.如权利要求7或8所述的轴连接结构，其特征在于：

所述定位销包括小直径轴部分和大直径轴部分；

所述大直径轴部分与所述小直径轴部分的远端相连续；

所述衬套包括小内径部分和大内径部分；

所述大内径部分与所述小内径部分相连续；

所述定位销和所述衬套之间的装配使所述定位销的大直径轴部分的外表面与所述衬套的小内径部分的内表面相接触。

10.如权利要求7或8所述的轴连接结构，其特征在于：所述定位销的大直径轴部分和所述衬套的小内径部分中的至少一个包括用于引导另一个的***的***引导表面。

11.如权利要求7或8所述的轴连接结构，其特征在于：所述定位销和所述衬套中的至少一个能够附连于所述第一花键轴的远端表面和所述第二花键轴的内表面中的至少一个以及能够与之分离。

12.如权利要求7或8所述的轴连接结构，其特征在于：所述第一花键轴设置在要由功率计进行测试的所述被测试产品的旋转轴处；以及

所述第二花键轴设置在所述功率计的旋转轴处。

13.如权利要求12所述的轴连接结构，其特征在于：

所述第二花键轴由一对轴承相对于所述轴支撑部件可旋转地支撑；以及

被构造成与所述定位销接触的、所述衬套的小内径部分的内周表面定位在所述一对轴承的内部。

14.如权利要求13所述的轴连接结构，其特征在于：所述轴支撑部件是浮动类型。

15.如权利要求7或8所述的轴连接结构，其特征在于：所述定位销用合成树脂或橡胶制造。

16.一种轴连接方法，其特征在于，所述方法包括：

将第一花键轴附连于被测试产品的旋转轴；

在所述第一花键轴的外侧并且与所述第一花键轴同轴地布置定中环；

将第二花键轴附连于用于对所述被测试产品进行测试的测试装置的旋转轴；

将多个定中销以通过销驱动部件提供所述定中销的轴向运动的方式附连于轴支撑部件，所述第二花键轴附连于所述轴支撑部件；

通过轴支撑部件驱动部件提供所述轴支撑部件的轴向运动；

通过所述销驱动部件使所述多个定中销朝着被测试产品行进并且与所述定中环的外周表面接合，并且使所述第一花键轴的轴线和所述第二花键轴的轴线处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内；并且其后，

使所述第二花键轴向前行进并且引起所述第一花键轴和所述第二花键轴之间的装配。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于：所述方法包括

当在待命位置时，通过辅助气缸使所述多个定中销相对于附连于所述测试装置的花键轴的远端表面朝着所述被测试产品突出的步骤；

在使得所述多个定中销朝着所述被测试产品突出的状况下通过主气缸使所述轴支撑部件朝着所述被测试产品行进，并且通过所述定中环和所述多个定中销消除所述花键轴的轴线之间的偏离的步骤；

检测是否所有的定中销都与所述定中环的外周表面接合并且所述花键轴的轴线是否处在能够实现所述花键轴之间的装配的范围内的步骤；

在完成所述花键轴的轴线的对齐之后打开辅助气缸的阀，并且通过主气缸使所述轴支撑部件行进，并且引起所述花键轴之间的装配，以及使附连于所述测试装置的花键轴的远端表面与所述定中环的底表面部分相接触的步骤；

通过在附连于所述测试装置的花键轴的远端表面与所述定中环的底表面部分之间产生间隙使附连于所述测试装置的花键轴的远端表面与所述定中环的底表面部分脱离相互接触的步骤；以及

通过在所述定中销与所述定中环之间产生间隙使所述定中销与所述定中环脱离接触的步骤。