CN107690531A - 具有二次成型件的带槽的花键轴 - Google Patents

Abstract

一种轴(10)，其具有带花键部分(11)，所述带花键部分包括：第一齿组(12)，其中每个齿均围绕轴的第一外周区域以一定间距径向间隔；和第二齿组(14)，所述第二齿组包括与第一齿组相等数量的齿，第二齿组的齿也围绕轴的第二外周区域以相同间距径向间隔，第二外周区域与第一区域轴向偏移，其中第一齿组(14)中的至少一个齿与第二齿组(16)中的对应齿对准以便形成对，在所述对中的两个齿一起形成了细长花键；其中，每个细长花键的第一齿和第二齿在平行于轴的轴线的方向被槽(19)彼此分离，所述槽在每个端部处终结于肩部，所述肩部形成相应齿的端部，因此每个肩部沿着正交于轴的轴线的方向渐缩，其中设置二次成型件(34)，所述二次成型件包括覆盖齿的部分，所述覆盖齿的部分与延伸到槽中的部分连续，二次成型件的外部面限定多个齿，多个齿各对应于相应的下面的轴的齿。

Description

具有二次成型件的带槽的花键轴

技术领域

花键轴是众所周知的并且通常用于将扭矩从一根轴传递到另一根轴。花键轴包括轴和围绕该轴的外周间隔的一组花键或齿，在使用中布置花键轴使得花键轴的齿与另一个物体的齿牢固地互锁。花键轴旋转并且该旋转力通过齿之间的啮合而被传递到带齿物体。

背景技术

在一些情况中，有利的是齿形成为轴的一部分，并且有利的是利用通常为塑料的连续外层来二次成型所述齿，相对于不包括二次成型件的同等轴，这能够用于提供多个优势。例如，相对于轴和下面的齿的更硬的材料，二次成型件能够由更柔软且更弹性的材料制成，这能够降低通过带花键部分传递扭矩而产生的噪音。替代地，硬的二次成型材料可以应用在钢轴和齿上，并且与机械加工的轴和齿相比，通过模制处理能够更加容易地控制成品花键轴的精确形状和尺寸。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种轴，所述轴包括带花键部分，所述带花键部分包括：第一齿组，其中第一齿组中的每个齿均围绕轴的第一外周区域以一定间距径向间隔；和第二齿组，所述第二齿组包括与第一齿组相等数量的齿，所述第二齿组也围绕轴的第二外周区域以相同规则的间距径向间隔，所述第二外周区域从第一区域轴向偏移开，其中，第一齿组中的至少一个齿与第二齿组中的对应齿对准，以便形成对，在所述对中的两个齿一起形成了细长花键；其中，每个细长花键的第一齿和第二齿在平行于轴的轴线方向上被槽彼此分离，所述槽在每个端部处终止于肩部，所述肩部形成相应齿的端部，其特征在于，每个肩部均沿着正交于轴的轴线的方向渐缩并且其特征在于设置了二次成型件，所述二次成型件包括这样的部分，所述部分覆盖齿，所述部分与延伸到槽中的部分连续，所述二次成型件的外部面限定了多个齿，所述多个齿各对应于相应的下面的轴的齿。

第一齿组中的每个齿均可以与第二齿组中的齿对准，使得每个齿形成成对齿的一部分，所述成对齿限定了细长花键。

渐缩肩部中的至少一个肩部和可选地所有渐缩肩部可以包括：第一部分，所述第一部分从齿的末端沿着轴延伸第一距离并且减小了相距轴的轴线的距离；第二部分，所述第二部分沿着轴延伸第二距离并且在更加远离齿的部位处减小了相距轴线的距离；和连接区域，所述连接区域连结第一部分和第二部分。

连接区域可以包括陡峭阶梯部或陡峭区域，所述陡峭阶梯部或陡峭区域与第一部分和第二部分相比以更大的比率渐缩。因此，与距离轴的轴线最近的第二部分的端部相比，距关联的齿最远的肩部的第一部分的端部可以距离轴的轴线更远。

陡峭阶梯部可以垂直于轴的轴线延伸。

第一部分和/或第二部分可以直线渐缩或者可以以非直线方式渐缩。在直线渐缩的情况下，每个部分的截面均代表截锥体的一部分。

已经发现通过设置槽来改善二次成型件的轴向稳定性和保持性。使用槽辅助保持二次成型件并且已经发现使用槽减少了由于热膨胀效果导致模具裂纹而另外引起的问题，所述槽过渡到具有渐缩肩部的齿中。

槽指的是这样的区域：在所述区域处，轴的轴线到所述槽的底部表面相距的距离小于轴的轴线到齿的远端部的距离(即，轴的轴线到肩部的顶部的距离)。

槽与轴的轴线相距的距离和齿根与轴的轴线相距的距离相等。

在形成花键的每个齿对之间的槽可以包括单个连续面的一部分，所述单个连续面围绕轴的完整圆周延伸。

槽可以在多个齿对之间穿过，所述多个齿对在轴向沿着轴的相同的位置处形成花键。

所述面可以在围绕轴的所有部位处具有一致的半径，或者在形成花键的齿对之间的面可以略微高于没有齿的区域中的面。或者与面的其余区域相比，在形成花键的齿对之间的区域中的面具有减小的半径。

替代地，将一个花键的齿对间隔的槽可以沿着轴位于与将紧邻的花键中的齿分离的槽所不同的轴向位置处。

在一个优选的布置中，在花键之间的槽可以位于两个不同的轴向位置中的一个位置处，以便形成围绕轴的圆周的交错的图案，由此在第一轴向位置中的具有槽的齿对邻近在第二轴向位置中的具有槽的齿对。

交错的图案可以提供棋盘格类型的图案，其中，偏移的距离等于每个槽的轴向长度。替代地，槽可以轴向偏移每个槽的长度，使得槽没有完全偏移，而是仅仅没有被简单地对准。

这些分离的槽中的每一个槽均可以距轴的轴线相同的距离，但是所述分离的槽可以全部略微不同。

轴可以包括金属轴。二次成型件可以包括塑料材料或弹性体。在二次成型件下面的齿辅助定位二次成型件并且给成品花键提供强度，所述二次成型件下面的齿从而承载了通过二次成型件传递的负荷并且将所述负荷传递到轴。

二次成型件可以在其覆盖齿的地方相对较薄，例如，二次成型的层的平均厚度可以在齿的顶部处介于0.70mm至1.05mm之间并且在齿之间的谷中介于0.55mm至0.75mm之间。

二次成型件可以成型为使得二次成型件覆盖槽或多个槽的区域的外轮廓与覆盖齿的区域的外轮廓相同，从而限定了从二次成型件的一个端部至另一个端部的连续的细长花键形状。

二次成型件的长度可以与由齿对限定的花键的长度基本相同或者略微更长或者略微更短。

花键可以围绕轴的外周以规则间距定位。但是所述花键还可以以不规则的间距间隔。

形成每个花键的齿的齿侧可以与毗邻花键的齿侧相交，或者可以在毗邻花键之间存在间隙。

附图说明

现在参照附图仅通过示例来描述本发明的若干实施例，在所述附图中：

图1(a)示出了包括带花键部分的已知轴的段；

图1(b)示出了当覆盖有二次成型件时的图1(a)的已知轴；

图2(a)示出了根据本发明的实施例的包括带花键部分的轴的段；

图2(b)示出了根据本发明的替代实施例的包括带花键部分的轴的段；

图3示出了当处于周围环境温度中时图1(a)的已知花键部分上的二次成型件的图示；

图4示出了当处于低温时图1(a)的已知花键部分上的二次成型件的图示；

图5示出了当处于低温时图2(a)的花键部分上的二次成型件的图示；

图6(a)示出了图2(a)的花键轴的第二带花键部分的替代方案；和

图6(b)示出了当覆盖有二次成型件时的图6(a)的花键轴。

具体实施方式

图1(a)示出了包括带花键部分2的已知轴1的段。带花键部分包括第一齿组3和第二齿组4。这些齿组3、4包括相等数量的齿5a、5b并且齿5a、5b彼此轴向对准，使得成对的第一齿和第二齿一起形成了细长花键，所述细长花键沿着轴的轴线覆盖限定的距离。两个齿组3、4包括齿5a、5b，所述齿围绕轴1以规则的间距径向间隔。齿5a、5b被单个连续径向槽6轴向地分离，所述单个连续径向槽用于使二次成型件7保持就位。将齿5a、5b分离的槽6与齿成尖锐直角。图1(a)的已知轴1还包括第三齿组8，所述第三齿组包括与第一齿组3和第二齿组4相同数量的齿5c。这些齿5c与第一齿组3的齿5a和第二齿组4的齿5b轴向对准。另外的单个连续径向槽9将第三齿组8与第二齿组4分离，所述另外的单个连续径向槽也与齿5b、5c成尖锐直角。

图1(b)示出了添加二次成型件7之后的图1(a)的已知实施例。

图2(a)示出了轴10的段，其包括根据所要保护的本发明的实施例的带花键部分11。花键轴10能够用作为将旋转扭矩传递到带齿物体(比如，在轴的端部上的内部带花键的凹接合件)的装置。

该特定实施例包括沿着一根轴的两个带花键部分12、13，但是还可以设想一个、三个或者更多个带花键部分。

第一带花键部分12包括第一齿组14和第二齿组16。这些齿组14、16包括相等数量的齿18a、18b，齿18a、18b彼此轴向对准，以便形成成对的第一齿和第二齿，所述成对的第一齿和第二齿一起限定了细长花键。两个齿组14、16包括齿18a、18b，所述齿18a、18b围绕轴10以规则的间距径向间隔。第一齿组14的齿18a和第二齿组16的齿18b被单个连续径向槽19轴向地分离，所述单个连续径向槽正好围绕轴的完整圆周延伸。

显而易见地，图2(a)的实施例的槽19与图1(a)的已知布置的槽的区别之处在于，所述图2(a)的槽的端部在肩部处连结齿，所述肩部渐缩而非相对于齿成尖锐的直角。这提供了优于现有技术的优点，所述优点将关于下面的图3、图4和图5讨论。

以与第一带花键部分12相同的方式布置第二带花键部分13，第二带花键部分13具有第一齿组15和第二齿组17，所述第一齿组和所述第二齿组被渐缩的槽9所分离。

替代地，如图6(a)和图6(b)所示，图2(a)的第二带花键部分13能够由不带花键部分35替换，所述不带花键部分包括槽33。槽33能够覆盖有二次成型件34。在这个布置中，不带花键部分35能够用作引导部，并且当在使用中时所述不带花键部分能够接触带齿的物体，比如齿轮，使得当旋转时带花键部分11将扭矩传递到带齿物体，但是不带花键部分35不会传递扭矩。

图2(b)示出了图2(a)的实施例的替代实施例。图2(b)示出了轴20的段，其包括根据要保护的本发明的实施例的带花键部分21。花键轴20能够用作为将旋转扭矩传递到带齿物体(比如齿轮)的装置。而且，本领域已知多种这样的布置方案。该特定实施例包括两个带花键部分22、23，但是也可以设想一个、三个或者更多个带花键部分。

第一带齿部分22包括第一齿组24和第二齿组26。这些齿组24、26包括相等数量的齿28a、28b，齿28a、28b轴向对准。两个齿组24、26包括围绕轴20以规则间距而间隔的齿28a、28b。第一齿组24和第二齿组26中的每个齿28a、28b均被槽29a、29b轴向地分离。在该实施例中，与图2(a)中的槽不同，槽29a、29b在第一轴向位置和第二轴向位置处(如由线α1和线α2所示)包括分离的槽29a和槽29b的组。当围绕轴的圆周从一个花键移动至下一个花键时，每个槽29a、29b的轴向位置在第一轴向位置(α1)和第二轴向位置(α2)之间交替。因此，由成对的齿28a、28b与第一轴向位置(α1)中的槽29a形成的花键径向地邻近由成对的齿28a、28b与第二轴向位置(α2)中的槽29b形成的花键，由成对的齿28a、28b与第二轴向位置(α2)中的槽29b形成的花键径向地邻近由成对的齿28a、28b与第一轴向位置(α1)中的槽29a形成的花键。

显而易见地，图2(b)的实施例的槽29a、29b与图1(a)的已知布置方案的槽的不同之处在于，所述图2(b)的槽在肩部处连结齿，所述肩部是渐缩的而非相对于齿成尖锐直角。这提供了优于现有技术的优点，所述优点将在下面参照图3、图4和图5讨论。

以与第一带花键部分22相同的方式布置第二带花键部分23，所述第二带花键部分23具有第一齿组25和第二齿组27。

图2(c)示出了在添加二次成型件31之后的图2(a)和图2(b)的实施例的花键轴10、20。

图3和图4示出了在如图1所示的已知的花键轴1上的二次成型件7的布置方案。所述布置方案在图3中示出为处于周围环境温度下，而在图4中示出为处于低温温度下。

在周围环境温度下，能够看到的是二次成型件7正确并且如预期那样位于轴1的带花键部分2的槽6、9中。然而，如图4所示，在更冷的温度下，二次成型件7可能在轴向方向和径向方向收缩。利用图1的已知花键轴1(所述花键轴包括具有尖锐直角的槽)，能够导致各种问题，包括二次成型件的裂纹(x)以及导致形成唇部(y)的变形，如图4所示。

图5示出了如图2(a)所示的花键轴10的二次成型件31的布置方案。如能够看到的那样，该布置方案中的槽19具有渐缩部32，从而不具有图1的布置方案中的等同的槽6的尖锐边缘。当被冷却时，已经发现的是，二次成型件31没有在先前已知的布置方案中的裂纹或者变形。因此，大幅延长了二次成型件31的寿命，这意味着不需要较频繁的维护。

Claims (9)

1.一种轴，所述轴具有带花键部分，所述带花键部分包括：第一齿组，其中，每个齿均围绕所述轴的第一外周区域以一定间距径向地间隔开；和第二齿组，所述第二齿组包括与所述第一齿组相等数量的齿，所述第二齿组的齿也围绕所述轴的第二外周区域以相同规则的间距径向地间隔开，所述第二外周区域从所述第一外周区域轴向地偏移，其中，所述第一齿组中的至少一个齿与所述第二齿组中的对应齿对准，以便形成对，在所述对中的两个齿一起形成了细长花键；并且其中，每个所述细长花键的第一齿和第二齿均在平行于所述轴的轴线的方向上被槽彼此分离，所述槽在每个端部处均终结于肩部，所述肩部形成相应齿的端部，其特征在于，每个所述肩部在正交于所述轴的轴线的方向上渐缩，并且其特征在于，设置二次成型件，所述二次成型件包括覆盖齿的部分，所述覆盖齿的部分与延伸到所述槽中的部分连续，所述二次成型件的外部面限定了多个齿，所述多个齿各对应于相应的下面的所述轴的齿。

2.根据权利要求1所述的轴，其中，渐缩的所述肩部中的至少一个肩部包括：第一部分，所述第一部分从齿的末端沿着所述轴延伸第一距离，并且减小了相距所述轴的轴线的距离；第二部分，所述第二部分沿着所述轴延伸第二距离，使得在更加远离齿的部位处减小了相距轴线的距离；和连接区域，所述连接区域连结所述第一部分和所述第二部分。

3.根据权利要求2所述的轴，其中，所述连接区域包括陡峭阶梯部或陡峭区域，所述陡峭阶梯部或陡峭区域与所述第一部分和所述第二部分相比以更大的比率渐缩。

4.根据权利要求2或3所述的轴，其中，所述第一部分和/或所述第二部分直线渐缩。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的轴，其中，所有所述第一齿和所述第二齿成对对准以便形成细长花键，其中，在形成花键的每个齿对之间的槽包括单个连续面的一部分，所述单个连续面围绕所述轴的完整圆周延伸。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的轴，其中，所有所述第一齿和所述第二齿成对对准以便形成细长花键，其中，将一个花键的齿对间隔的槽沿着所述轴位于与将紧邻的花键中的齿分离的槽所不同的轴向位置处。

7.根据权利要求6所述的轴，其中，花键之间的槽位于两个不同轴向位置中的一个位置处，以便形成围绕所述轴的圆周的交错的图案，由此在第一轴向位置中具有槽的齿对邻近在第二轴向位置中具有槽的齿对。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的轴，其中，所述带花键的部分由金属制成，所述二次成型件包括塑料材料或弹性体。

9.根据前述权利要求中任一项所述的轴，其中，所述二次成型件成形为使得覆盖了槽或多个槽的所述二次成型件的区域的外轮廓与覆盖了齿的区域的外轮廓相同，从而限定了从所述二次成型件的一个端部至另一个端部的连续细长花键形状。