CN1290823A - 带变速功能的联轴节结构 - Google Patents

Abstract

一种联轴节结构,通过内部设有第一轴的轴端近旁与第二轴的轴端近旁***其中的轴***孔的部件在各轴之间进行旋转动力的传递,上述部件分割为第一轴侧与第二轴侧,以其作为第一传动部件68与第二传动部件70。第一传动部件68的周围配置有数个行星轮72和环形轮76,该环形轮76以自身的内周面与数个行星轮72转动连接,同时与外部的非转动部件卡合,使其转动受到限制。第二传动部件70与行星轮72围绕第一传动部件68的公转运动成一体地旋转。

Description

带变速功能的联轴节结构

本发明涉及一种通过把相互对峙并同轴配置的两根旋转轴连接在一起、把一根旋转轴的旋转动力传递给另一根旋转轴的联轴节结构。

传递动力的旋转轴因取材或分解维修等关系有时不能太长。在这种情况下必须分割轴，而联轴节作为用于连接两根分割轴之间的机构元件已经得到了广泛应用。

图9示出了长期以来广泛使用的联轴节结构1。该联轴节结构1采用通过圆柱状部件8在第一轴2与第二轴4之间进行旋转动力传递的结构，其中进行旋转动力传递的第一轴2与第二轴4相互对峙且同轴地配置着，在圆柱状部件8的内部设有使该第一轴2的轴端近旁与第二轴4的轴端近旁***的轴***孔6。

具体地说，轴***孔6是贯通圆柱状部件8的内部形成的，因而，实际上该圆柱状部件8为圆筒状。在该轴***孔6上凹设有键槽10，在第一轴2与第二轴4上也同样凹设有键槽12。因而，第一轴2与第二轴4分别通过传动键14在旋转方向上与圆柱状部件8卡合。

此外，在圆柱状部件8的两端安装有短圆筒状安全盖16，可防止传动键14的头部露出到外部。

该联轴节结构1通过圆柱状部件8把第一轴2与第二轴4在旋转方向上连接成一体。因此，例如输入第一轴2的旋转动力通过传动键14及圆柱状部件8以同一旋转速度传递给第二轴4。

在这种联轴节结构1中，虽然示出了轴***孔6贯通圆柱状部件8的内部而形成的情况，但也有不完全贯通、分别从圆柱状部件8的两端侧独立地形成两个轴***孔的情况。

下文参照图10说明以往广泛使用的另一联轴节结构20，该联轴节结构20是法兰式结构，第一轴2与第二轴4对峙且同轴地配置着，通过内部设有使第一轴2的轴端近旁***的轴***孔23的第一圆柱状部件22和内部设有使第二轴4的轴端近旁***的轴***孔25的第二圆柱状部件24，在第一轴2与第二轴4之间进行动力传递。

具体地说，在第一圆柱状部件22及第二圆柱状部件24的相对侧(第一轴2及第二轴4的轴端侧)，分别一体地形成有朝径向外侧扩大的第一法兰部22A和第二法兰部24A，在各法兰部22A、24A上形成数个沿中心轴线L方向贯通的且沿圆周方向隔有一定间隔的螺栓孔26。

在第一轴2与第一圆柱状部件22的轴***孔23上凹设有键槽10、12，通过平行键28使两者沿旋转方向卡合。另外，第二轴4与第二圆柱状部件24的关系也如同第一轴2与第一圆柱状部件22的关系。

第一法兰部22A和第二法兰部24A通过穿过螺栓孔26的螺栓30及与该螺栓30螺纹连接的螺母32连接在一起，成为一体旋转的结构。

因此，例如输入第一轴2的旋转动力顺次通过平行键28、第一圆柱状部件22、螺栓30与螺母32、第二法兰部24A、平行键28以同一旋转速度传递给第二轴4。

此外，虽然第一圆柱状部件22与第二圆柱状部件24在形式上为单独的部件，但是，实质上通过螺栓30与螺母32成为一体的结构，因而，与图9所示的联轴节结构1几乎是相同的。可是，在这种法兰式联轴节结构20中，由于第一圆柱状部件22与第二圆柱状部件24由单独的部件构成，因而，特别是在第一轴2与第二轴4的轴径不同的情况下更便利一些。

下文说明把图9所示的联轴节结构1用到旋转机械用的驱动装置中的例子。

图11所示的旋转机械用的驱动装置34包括备有马达轴36A的马达36；平行地设有输入轴38与输出轴40的减速器42；以及把该马达36与减速器42组合成一体的连接箱44，为了把马达轴36A与输入轴38连接在一起，采用了与图9所示的结构同样的联轴节结构1。

即，图9与图11的关系是，第一轴2对应于马达轴36A，第二轴4对应于输入轴38，马达轴36A的旋转动力通过该联轴节结构1以同一旋转速度传递给输入轴38。连接箱44是把马达36与减速器42连接成不能相对旋转的一体结构，一般来说，采用圆筒或方筒状部件。此外，在该驱动装置34中，虽然采用了马达36通过该连接箱44直接安装在减速器42上的结构，但是，也有马达36与减速器42分别固定到独立的马达基座、减速器基座上的情况。这时，为了防止联轴节结构1露出来，另外安装有安全盖等。

同时，联轴节结构也起着防止被连接的各种装置遭到破坏的作用。例如在图11中，即使出现减速器42一侧的旋转因故障而突然锁定的情况，由于联轴节结构1中的圆柱状部件8或传动键14等先遭到破坏，因此，能够防止在马达36等上产生过负载。

但是，从图11可以看出，虽然包围联轴节结构1周围的空间(连接箱44的内部空间及包含连接箱44本身的空间)有很大的空间，可是，不能全部有效地利用该空间。

其理由是，设有马达36或减速器42等的旋转轴(输入轴38、马达轴36A)的各种装置，需要有某种程度的大小，与之相比，用于连接该旋转轴的联轴节结构1作成非常紧凑的结构。即，实际上，并没有达到有效地利用配置在该联轴节结构1两侧的各种装置所围成的空间的目的，其利用程度仅仅是配置了连接箱44，设置了覆盖联轴节结构1的安全盖而已。

另一方面，即使有效地利用了上述空间，但因此产生的联轴节结构1的轴线方向变长、及产生更大的噪音也与联轴节的功能本末倒置。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种能够维持并发挥联轴节结构本来所拥有的功能、同时能利用连接的两根旋转轴周围的空间、并具有变速功能的联轴节结构。

为了完成上述目的，本发明提供一种联轴节结构，第一轴与第二轴对峙且同轴地配置，通过连接第一轴与第二轴的部件，在该第一轴与第二轴之间进行旋转动力的传递，其中，该部件分割为第一轴侧与第二轴侧，这两个轴侧是与各轴一体旋转的第一传动部件与第二传动部件；在该第一传动部件的周围配置有与该第一传动部件的外周面转动连接的数个行星轮和环形轮，该环形轮在自身的内周面上转动地设置该数个行星轮，同时与非转动部件卡合，使其转动受到限制；通过第二传动部件自由转动地保持数个行星轮，由此，可使第二传动部件与该数个行星轮围绕第一传动部件的公转运动成一体地旋转。

即，如图1及图2所示，把(图8、图9所示的)圆柱状部件分割为第一轴2侧与第二轴4侧，各轴侧为与各轴(第一轴2、第二轴4)一体转动的第一传动部件A及第二传动部件B，在该第一传动部件A的周围，以与第一传动部件A的外周面A1转动地设置的方式配设有使数个行星轮C，并且在自身的内周面D1上转动地设置有该数个行星轮C的环形轮D配设成通过外部的非转动部件F限制该环形轮D转动的结构。

进一步，数个行星轮C由第二传动部件B分别可自由转动地支持着，结果，第二传动部件B成为与行星轮C围绕第一传动部件A的公转运动一体地旋转的结构。

这样，第一传动部件A可作为太阳轮，第二传动部件B可作为托架，该联轴节结构具有兼作由摩擦轮组成的单纯的行星轮机构的结构，因此，在以第一传动部件A作为旋转动力的输入要素的场合，该联轴节结构具有以第二传动部件B作为输出要素的减速机构的功能，或者在第二传动部件B为旋转动力的输入要素的场合，该联轴节结构具有以第一传动部件A作为输出要素的增速机构的功能。

另一方面，具有该变速功能的联轴节结构虽然采用了上述构成，但并不会完全失去联轴节本来所拥有的功能。

下文具体说明其理由。

首先，其一是，由于第一传动部件A与第二传动部件B上均形成有轴***孔，且第一传动部件A与第二传动部件B配置在同一轴上，因此，不会失去“连接对峙且同轴配置的第一轴2及第二轴4并传递旋转动力”的所谓联轴节本质的功能。

其二是，旋转动力的传递是通过作为摩擦轮的行星轮C和环形轮D的接触面进行传递的，不会发生特大的噪音，因此，不会失去“静音性”的所谓联轴节所要求的特性。

其三是，由于该带有变速功能的联轴节结构为在产生给定值以上的旋转扭矩的场合各轮的接触面滑动的结构，因而，即使一根旋转轴上产生突然的过负载，也能够在某种程度上防止另一根旋转轴一侧的装置遭到破坏。即，具有联轴节所必要的“安全性”的功能。

此外，该带有变速功能的联轴节结构虽然因行星轮C与环形轮D的存在径向上结构稍大一些，但是，如上文所述那样，这正好有效地利用了本来就无用的(不能有效地利用的)联轴节周围的空间，对所连接的装置整体的大小不会产生任何影响。

从上文可以看出，该带有变速功能的联轴节不会全部失去以往联轴节的功能，而且还具有能得到大的变速比的变速功能。因此，例如该联轴节结构如果使用到连接马达与变速器的场合，由于可以实现该联轴节结构本身的某种程度的变速，因而，可以把所连接的变速器的变速比抑制到较小的程度，从而使装置整体的结构紧凑化。

此外，用于限制上述环形轮转动的非转动部件具有从外周侧卡合、支持该环形轮并在所述第一、第二传动部件的轴线方向两端侧朝径向外侧扩大的一对法兰部，通过该法兰部能将所述第一轴侧的箱体与第二轴侧的箱体连接在一起，由此，可以限制该非转动部件的旋转。在采用这种结构的情况下，即使是箱体也可以简单地连接第一轴侧与第二轴侧，而且，可以简单地把环形轮维持在非转动状态。

再者，通过环形轮D与外部的非转动部件卡合而限制环形轮D转动的状态，在图1中着眼于该功能，表现为把环形轮D直接压入地固定到用于容纳该联轴节结构的箱体中的形式，但并不限于此，也可以采用下述结构，例如通过螺栓固定，或在环形轮D上设置凸起、让该凸起与外部的非转动部件相卡合，以此限制环形轮D的转动。即，只要以任何形式限制环形轮D的转动即可。

另外，第一传动部件A、第二传动部件B的具体形状也没有特别的限定，不必一定为圆柱状部件。

根据本发明，能得到可以维持并发挥联轴节结构本来所拥有的功能、同时可利用所连接的两根旋转轴周围的空间、并拥有变速功能的联轴节结构。

图1是表示本发明联轴节结构的概念图。

图2是图1的Ⅱ-Ⅱ断面图。

图3是采用本发明第一实施例的带变速功能的联轴节结构的齿轮传动马达的局部断面图。

图4是图3所示齿轮传动马达的联轴节结构的放大断面图。

图5是图4的Ⅴ-Ⅴ面图。

图6是采用本发明第二实施例的带变速功能的联轴节结构的旋转机械用驱动装置的局部断面图。

图7是图6的Ⅶ-Ⅶ断面图。

图8是采用本发明实施例的带变速功能的联轴节结构的齿轮传动马达的另一例子的局部断面图。

图9是以往的联轴节结构的局部断面图。

图10是表示以往的联轴节结构的另一例子的局部断面图。

图11是采用以往的联轴节结构的旋转机械用驱动装置的局部断面图。

下文参照附图详细说明本发明的实施例。

图3是采用本发明第一实施例的带变速功能的联轴节结构的齿轮传动马达50的局部断面图。该齿轮传动马达50包括用于产生旋转动力的马达装置52；内部设有摆动内啮合齿轮减速结构的减速机构54；以及把该减速机构54和马达装置52用本发明的联轴节结构连接的联轴装置56。

减速机构54备有输入旋转动力的输入轴58；由该输入轴58可偏心摆动旋转地支持着的外齿轮60；与箱体66一体地设置并与该外齿轮60内啮合的内齿轮62，以及与该内齿轮62内啮合并只把进行自转和公转运动的上述外齿轮60的该自转分量取出并传递的输出轴64。

如图4及图5中放大所示，联轴装置56把马达轴52A(与图1的第一轴2对应)与输入轴58(与图1的第二轴4对应)对峙且同轴地配置着，具有与马达轴52A为一体旋转的第一传动部件68和与输入轴58为一体旋转的第二传动部件70。

在第一传动部件68的周围设置有与该第一传动部件68的外周面转动连接的3个行星轮72以及环形轮76，行星轮72与该环形轮76的内周面转动连接，同时，环形轮76与箱体(非转动部件)74卡合，使该环形轮76的运动受到限制。

行星轮72由第二传动部件70可转动地支持着，结果，第二传动部件70与行星轮72围绕第一传动部件68的公转运动成一体地进行旋转运动。

具体地说，在第一传动部件68上形成***马达轴52A的轴***孔68A，该马达轴52A与第一传动部件68通过键在旋转方向上卡合，同时成一体地进行旋转。另外，第二传动部件70上形成可***输入轴58的轴***孔70B，通过花键连接，使输入轴58与第二传动部件70成一体地旋转。

此外，第一传动部件68的轴***孔68A及第二传动部件70的轴***孔70B是同时贯通各传动部件68、70而形成的，但是，本发明并不限于这种结构，也可以采用例如不完全贯通的孔。

第二传动部件70在圆周方向隔开一定间隔地配置有中心轴线方向的3个销70A，借助于该销70A分别自由转动地支持行星轮72。在环形轮76上沿圆周方向隔开一定间隔地形成螺栓孔76A，借助于穿过该螺栓孔76A的螺栓78，把环形轮76直接固定到箱体74的凸起部74A上。

另外，符号80A及80B是用于限制行星轮72的轴向移动的环状行星轮限制部件，一个行星轮限制部件80B由螺栓78同轴地固定在环形轮76的端面上，另一个行星轮限制部件80A设置在箱体74的凹处。

在用于容纳该带变速功能的联轴节结构的箱体(非转动部件)74上，一体形成在上述第一、第二传动部件的轴线方向L的两端侧朝径向外侧扩大的一对法兰部74B、74C。一个法兰部74B与马达装置52的马达法兰52B一体地连接在一起，另一个法兰部74C与减速机构54的箱体66一体地连接在一起。换言之，联轴装置56通过该法兰部74B、74C连接马达装置52以及减速机构54，同时，也能实现防止自身的环形轮76的旋转。

在该联轴装置56中，通过马达轴52A旋转驱动第一传动部件68。***第一传动部件68与环形轮76之间的行星轮72一边与环形轮76接触进行自转，一边围绕第一传动部件68的周围公转。结果，保持行星轮72自由转动的第二传动部件70只取出上述行星轮72的公转运动，并把该公转运动传递给输入轴58。

因此，该联轴装置56也具有把马达轴52A的旋转动力传递给输入轴58的联轴节的基本功能，同时，还兼有使输入轴58相对于马达轴52A的旋转以一定的变速比相对转动的变速器的功能。

与通常的联轴器(把马达轴52A与输入轴58连接成一体的联轴器)连接两轴间的情况相比较，由于该联轴装置56可以担负变速功能的一部分，因而，与之相连的减速机构54结构可以更紧凑。另一方面，该联轴装置56可以有效地利用减速机构54与马达装置52之间(以往所存在)的空着的空间，因而，几乎消除了齿轮传动马达50整体在中心轴线L方向上变长、在径向上变大的可能性。

另外，根据本发明者的试验，该联轴装置50是借助于数个行星轮72、环形轮76及第一传动部件68的接触面的摩擦传递旋转动力的，并且是利用行星轮72的自转与公转的特有的传递形式，虽然对此的详细情况并不清楚，但是，可以确认，对于减速机构54中的外齿轮60的摆动所产生的振动或马达装置52的振动等来说，能够大大超过一般预测地大幅度吸收。另外，即使输入轴58或马达轴52A的一方上施加有冲击扭矩时，由于能通过各轮的接触面的滑动来吸收，使传递到另一轴上的冲击的一部分由联轴装置56得以缓和，因此，可以避免减速机构54或马达装置52遭到破坏。

下文根据图6说明采用第二实施例的带变速功能的联轴节结构的旋转机械用驱动装置90。

该驱动装置90通过带变速功能的联轴节结构把马达装置92与变速机构94连接在一起，为了实现该联轴节结构，联轴装置96设置在马达装置92与变速机构94之间。

该联轴装置96与第一实施例所示的联轴装置56基本相同，但如图7所示，环形轮176的固定方法不同。具体地说，在环形轮176的外周面上突设有朝向径向外侧的轴向卡合部98。另一方面，在箱体174的内周侧，也同样沿轴向形成可与上述卡合部98相嵌合的凹部100，通过该凹部100与卡合部98的嵌合，使环形轮176的旋转受到限制。

此外，随着该环形轮176的固定方法的不同，沿圆周方向对行星轮172导向的行星轮限制部件180A、180B通过螺栓178及螺母178A同轴地固定到环形轮176的两端面(参照图6)。

另外，由于该联轴装置96的其它构成与第一实施例的联轴装置56基本相同，而且在同一部分或类似部分上标有与联轴装置56的后两位数相同的符号，因此省略其构造、作用等的详细说明。

减速机构94包括一端与第二传动部件70用花键结合、另一端侧上一体地形成有双曲线小齿轮102A的输入轴102；与该双曲线小齿轮102A相啮合的双曲线齿轮104；与该双曲线齿轮104同轴且一体旋转的第一小齿轮106；与该第一小齿轮106啮合的第一齿轮108；与该第一齿轮108同轴且一体旋转的第二小齿轮110；与该第二小齿轮110啮合的输出轴齿轮112；及贯通该输出轴齿轮112的中心并支持该输出轴齿轮112的空心输出轴114。

因此，马达装置92的旋转动力通过联轴装置96以给定的变速比(减速比)传递给输入轴102。输入轴102的旋转动力通过减速机构94中的各小齿轮及齿轮，按照给定的减速比传递给旋转轴呈垂直的输出轴114。

在该联轴装置96中，由于采用了环形轮176的固定方法为以箱体的凹部100与环形轮176的卡合部98相嵌合的简单结构，因此，只要对以往所使用的连接箱稍加改进，就可以利用该连接箱体。

另外，在上述第一及第二实施例中，关于联轴装置中的带变速功能的联轴节结构，仅示出了实现以第一传动部件为输入要素、以第二传动部件为输出要素的减速功能的结构，但本发明并不限于这种结构，也可以采用以第二传动部件一侧为输入要素、第一传动部件为输出要素的增速功能。

进一步，在上述实施例中，示出了联轴装置的箱体(非转动部件)采用两法兰结构的情况，但本发明并不限于此，也有下述情况，例如象图8所示的齿轮传动马达250，其箱体274的两端面不是法兰结构，而是形成(没有贯通的)螺栓孔274D。另外，该齿轮传动马达250的其它构成与图3所示的齿轮传动马达50基本相同，并且在同一部分或类似部分上标有与该齿轮传动马达50的后两位数相同的符号，因而，省略其结构、作用等的详细说明。

在上述实施例中，示出了联轴装置连接马达装置与减速机构的情况，但是，本发明并不限于此，可适用于连接减速器彼此间或减速器与相对侧机械(需要旋转动力的各种装置)，马达与相对侧机械等各种情况。另外，作为环形轮的固定方法也不限于上述实施例所描述的方法，即，只要是环形轮和与旋转轴为一体、不旋转的部件(也包含箱体以外的部件)以任何形式相卡合，限制其旋转的结构即可。

Claims (2)

1．一种联轴节结构，第一轴与第二轴对峙且同轴地配置，通过连接所述第一轴与第二轴的部件，在该第一轴与第二轴之间进行旋转动力的传递，其特征是：

所述部件分割为第一轴侧与第二轴侧，这两个轴侧是与各轴一体旋转的第一传动部件与第二传动部件；

在该第一传动部件的周围配置有与该第一传动部件的外周面转动连接的数个行星轮和环形轮，该环形轮以自身的内周面与该数个行星轮转动连接，同时与非转动部件卡合，其转动受到限制；

通过第二传动部件自由转动地保持所述数个行星轮，由此，第二传动部件为与该数个行星轮围绕所述第一传动部件的公转运动成一体地旋转的结构。

2．根据权利要求1所述的联轴节结构，其特征是：所述限制环形轮转动的非转动部件具有从外周一侧卡合、支持该环形轮并在所述第一、第二传动部件的轴线方向两端侧朝径向外侧扩大的一对法兰部，通过该法兰部能将所述第一轴侧的箱体与第二轴侧的箱体连接在一起，由此，可以限制该非转动部件的旋转。

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