CN103161914A - 螺旋齿轮齿隙消除装置 - Google Patents

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李秋红
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Abstract

本发明公开一种螺旋齿轮齿隙消除装置，用于一齿轮传动***。齿轮传动***包括一传动轴、两个螺旋齿轮以及一搭配齿轮。一套筒套接于传动轴上。套筒具有一外侧壁、一内侧壁及至少两段螺旋形沟槽。各段螺旋形沟槽贯穿外侧壁及内侧壁。套筒包括一传动部及两端部。传动部位于此两段螺旋形沟槽之间，并固定连接于传动轴。端部位于此两个螺旋形沟槽的外侧。两个螺旋齿轮分别固定连接套筒的两端部。具有螺旋形沟槽的套筒沿传动轴的轴向提供一预紧弹力，以使两个螺旋齿轮分别与搭配齿轮紧密啮合。

Description

螺旋齿轮齿隙消除装置
技术领域
本发明涉及一种传动***，且特别是涉及一种传动***的螺旋齿轮齿隙消除装置。
背景技术
随着工业的发展，对于各式机具的精密度要求不断提高。在各式机具中，传动***扮演着重要的角色。通过传动***中的齿轮可将传动轴的动力传递至被动齿轮上，以达到传动的目的。
然而，齿轮传动***的最大缺点在于「齿隙」，即齿轮与齿轮啮合运转时，为防止因制造误差与热膨胀而发生齿与齿之间排挤、卡死的现象，齿与齿之间所必须存在的微小间隙。但是对于传动精度越来越高的传动***而言，齿隙的存在除了会造成不必要的噪音及震动外，更容易形成传动定位上的误差及传动效率的低落，成为业界长久以来存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种螺旋齿轮的齿隙消除装置，可于轴向上产生预紧弹力（preload spring force），用以消除齿轮组啮合时的齿隙，以使扭力无间隙地在齿轮组之间传递。
为达上述目的，根据本发明的一方面，提出一种螺旋齿轮齿隙消除装置，用于一传动***中，传动***包括两个螺旋齿轮以及一搭配齿轮，搭配齿轮与此两个螺旋齿轮相互啮合。齿隙消除装置可包括一套筒以及齿轮固定件，套筒与此两个螺旋齿轮同轴配置，且套筒的两端部分别连接此两个螺旋齿轮，套筒的此两端部之间具有至少两段的螺旋形沟槽，各段螺旋形沟槽分别贯穿套筒的圆周表面且环绕套筒至少两圈，以形成至少两段的螺旋片状结构。在一实施例中，轴固定件连接套筒与传动轴，且定位于此两段螺旋片状结构之间，以使套筒与传动轴同步旋转。以齿轮固定件分别连接此两端部与此两个螺旋齿轮或以一体成型的方式连接套筒与两个螺旋齿轮中的至少之一者，以使此两个螺旋齿轮之间保持一预定间隙，其中各段螺旋片状结构沿传动轴的轴向分别提供一预紧弹力，以使此两个螺旋齿轮分别与搭配齿轮紧密啮合。
为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1为本发明一实施例的齿轮传动***的示意图；
图2A仅为图1的齿轮传动***的部分元件的分解立体图；
图2B为图1的齿轮传动***的套筒立体图；
图3A及图3B为两个螺旋齿轮受预紧弹力推开或拉近的示意图；
图4为本发明一实施例的齿轮传动***的示意图；
图5为本发明一实施例的齿轮传动***的示意图；
图6为本发明一实施例的齿轮传动***的示意图；
图7为本发明一实施例的齿轮传动***的示意图；
图8A为搭配齿轮为一齿条的示意图；
图8B为以齿条与两个螺旋齿轮相啮合的齿轮传动***的示意图。
主要元件符号说明
100～105：齿轮传动***
110、110’：传动轴
120、120’：套筒
120a：外侧壁
120b：内侧壁
120c：螺旋形沟槽
121、121’：传动部
122：端部
123：螺旋片状结构
130：螺旋齿轮
131：螺旋纹路
140：滚珠衬套
150：轴固定件
160：齿轮固定件
170：搭配齿轮
171：螺旋纹路
180：齿条
181：斜齿纹路
A：横截面
C1：轴向
C2：圆周方向
D：间隙
F：预紧弹力
具体实施方式
第一实施例
请参照图1、图2A及图2B，其中图1绘示依照本发明一实施例的齿轮传动***的示意图，图2A仅绘示图1的齿轮传动***的部分元件的分解立体图，但未绘示传动轴及搭配齿轮，图2B绘示图1的齿轮传动***的套筒立体图。在图1中，齿轮传动***100包括一传动轴110、两个螺旋齿轮130以及一搭配齿轮170。搭配齿轮170与两个螺旋齿轮130相互啮合。在一实施例中，传动轴110可连接于一动力源（例如是马达），用以输出一旋转扭力。传动轴110通过两个螺旋齿轮130而将旋转扭力传递至与两个螺旋齿轮相啮合的搭配齿轮170，此时，搭配齿轮170为从动轮。在另一实施例中，搭配齿轮170为主动轮，其可连接于一动力源（例如是马达），并通过与两个螺旋齿轮130的啮合而将旋转扭力传递至传动轴110，此时，传动轴110为被动轴。以下以传动轴110连接于一动力源为范例加以说明。
如图1及图2A所示，此两个螺旋齿轮130的表面各具有螺旋纹路131，且两个螺旋齿轮130分别通过螺旋纹路131嚙合于搭配齿轮170的螺旋纹路171。螺旋纹路171的齿距与螺旋纹路131的齿距相同。然而，为解决搭配齿轮170与两个螺旋齿轮130之间的齿隙问题，本实施例以具有螺旋片状结构123的套筒120来消除齿隙。
如图2A及图2B所示，套筒120为空心柱状结构，并套接于传动轴110上。套筒120与两个螺旋齿轮130同轴配置，并设置于两个螺旋齿轮130之间，可将传动轴110的旋转扭力传递至此两个螺旋齿轮130。
套筒120具有一外侧壁120a、一内侧壁120b及至少两段的螺旋形沟槽120c。各段螺旋形沟槽120c贯穿外侧壁120a及内侧壁120b，且环绕套筒120至少两圈。如图1所示，各段螺旋形沟槽120c环绕套筒120四圈，以形成至少两段的螺旋片状结构123，其各别环绕套筒120三圈。此螺旋片状结构123可以在传动轴110的轴向C1具有弹性，并提供预紧弹力F，以使两个螺旋齿轮130分别与搭配齿轮170紧密啮合，以消除齿隙。
在一实施例中，预紧弹力F为伸张推力，用以推开两个螺旋齿轮130。在另一实施例中，预紧弹力F为压缩拉力，用以拉近两个螺旋齿轮130。无论是伸张推力或压缩拉力，均可使两个螺旋齿轮130分别与搭配齿轮170紧密啮合，以使扭力无齿隙地在齿轮组之间传递。请参照图3A，当预紧弹力F将两个螺旋齿轮130向两侧推开时，位于左侧的螺旋齿轮130的左侧齿腹（flank）将与搭配齿轮170的右侧齿腹接触，而位于右侧的螺旋齿轮130的右侧齿腹将与搭配齿轮170的左侧齿腹接触，以消除传动时的齿隙。此外，请参照图3B，当预紧弹力F将两个螺旋齿轮130向中央拉近时，位于左侧的螺旋齿轮130的右侧齿腹将与搭配齿轮170的左侧齿腹接触，而位于右侧的螺旋齿轮130的左侧齿腹将与搭配齿轮170的右侧齿腹接触，以消除传动时的齿隙。因此，本实施例可消除两个螺旋齿轮130与搭配齿轮170正反转双向嚙合的齿隙。
就旋转扭力的传递而言，如图1所示，套筒120包括一传动部121及两端部122。传动部121位于此两个螺旋形沟槽120c之间。端部122位于此两个螺旋形沟槽120c的外侧，并与两个螺旋齿轮130相互抵接。传动部121通过轴固定件150连接至传动轴110，以使传动轴110的旋转扭力能够传递至套筒120，进而使套筒120与传动轴110同步旋转。此外，两个螺旋齿轮130分别通过齿轮固定件160连接至套筒120的两端部，以使套筒120的旋转扭力能够传递至两个螺旋齿轮130，并使两个螺旋齿轮130之间保持一预定间隙D。在本实施例中，轴固定件150例如是一斜面键(taper key)、螺栓或锥形迫紧环件(Tapered power lock)，而齿轮固定件160例如是螺栓。
由于螺旋形沟槽120c所形成的螺旋片状结构123在圆周方向C2仍为刚性结构，因此传动部121的旋转扭力能够继续经由螺旋片状结构123传递至端部122。此外，两个螺旋齿轮130分别固定连接套筒120的两端部122，因此两端部122的旋转扭力也能够继续传递至两个螺旋齿轮130。
第二实施例
请参照图4，其绘示依照本发明一实施例的齿轮传动***的示意图。本实施例的齿轮传动***101与第一实施例不同之处在于齿隙消除装置还包括一滚珠衬套140，其余相同之处不再重复叙述。
滚珠衬套140设置于套筒120的外侧壁120a，并接触螺旋齿轮130。设置于套筒120与螺旋齿轮130之间的滚珠衬套140可以减小螺旋齿轮130与套筒120之间的间隙，以增加螺旋齿轮130的径向刚性与稳定性。
第三实施例
请参照图5，其绘示依照本发明一实施例的齿轮传动***的示意图。本实施例的齿轮传动***102与第二实施例不同之处在于传动部121’与传动轴110’的固定方式，其余相同之处不再重复叙述。
在本实施例中，轴固定件150’沿着传动轴110’的轴向C1穿过传动部121’。轴固定件150’例如为螺栓，通过此一连接方式，可使套筒的传动部121’固定连接于传动轴110’。
第四实施例
请参照图6，其绘示依照本发明一实施例的齿轮传动***的示意图。本实施例的齿轮传动***103与第一实施例不同之处在于套筒120’与一螺旋齿轮130’一体成型，其余相同之处不再重复叙述。
在本实施例中，通过一体成型的方式，套筒120’与螺旋齿轮130’之间不需以额外的齿轮固定件相连接。
第五实施例
请参照图7，其绘示依照本发明一实施例的齿轮传动***的示意图。本实施例的齿轮传动***104与第一实施例不同之处在于套筒120’与两个螺旋齿轮130’一体成型，其余相同之处不再重复叙述。
在本实施例中，通过一体成型的方式，套筒120’与两个螺旋齿轮130’之间皆不需以额外的齿轮固定件相连接。
第六实施例
请参照图8A及图8B，图8A绘示搭配齿轮为一齿条的示意图，其中区域A为齿条180的横截面，且齿条180具有等距排列的斜齿纹路181，而图8B绘示以齿条与两个螺旋齿轮相啮合的齿轮传动***的示意图。本实施例的齿轮传动***105通过套筒120的各段螺旋片状结构123提供预紧弹力，以使两个螺旋齿轮130分别与齿条180紧密啮合，以消除齿隙。
有关消除齿隙的说明与套筒120、两个螺旋齿轮130以及传动轴的配置关系，请参照上述各实施例，在此不再赘述。
综上所述，虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (11)

1.一种螺旋齿轮齿隙消除装置，用于一齿轮传动***中，该齿轮传动***包括两个螺旋齿轮以及一搭配齿轮，该搭配齿轮与该两个螺旋齿轮相互啮合，该齿隙消除装置包括：
套筒，该套筒与该两个螺旋齿轮同轴配置，且该套筒具有两端部，该两端部分别连接该两个螺旋齿轮，以使该两个螺旋齿轮之间保持一预定间隙，该套筒的该两端部之间具有至少两段螺旋形沟槽，各段螺旋形沟槽贯穿该套筒的圆周表面且环绕该套筒至少两圈，以形成至少两段的螺旋片状结构，
其中各段螺旋片状结构沿轴向分别提供一预紧弹力，以使该两个螺旋齿轮分别与该搭配齿轮无齿隙地紧密啮合。
2.如权利要求1所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，其中该齿轮传动***还包括一传动轴以及一轴固定件，该套筒与该两个螺旋齿轮套设在该传动轴上，该轴固定件连接该套筒与该传动轴，以使该套筒与该传动轴同步旋转。
3.如权利要求2所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，其中该套筒包括传动部，位于该两段螺旋片状结构之间，且连接该轴固定件。
4.如权利要求2所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，其中该轴固定件为斜面键(taper key)、螺栓或锥形迫紧环件(Tapered power lock)。
5.如权利要求1所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，还包括滚珠衬套，设置于该套筒的外侧壁，并接触该两个螺旋齿轮。
6.如权利要求1所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，其中该套筒为空心柱状结构。
7.如权利要求1所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，其中该预紧弹力推开该两个螺旋齿轮。
8.如权利要求1所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，其中该预紧弹力拉近该两个螺旋齿轮。
9.如权利要求1所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，其中该搭配齿轮与该两个螺旋齿轮所构成的传动组合为齿轮齿条组。
10.如权利要求1所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，其中该套筒与该两个螺旋齿轮中至少之一者一体成型。
11.如权利要求1所述的螺旋齿轮齿隙消除装置，还包括多个齿轮固定件，分别固定连接该两端部与该两个螺旋齿轮。
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