可消除传动间隙的变速器的制作方法

【技术领域】

本发明涉及变速器，特别是涉及一种对传动精度要求高，应用于精密仪器和设备的可消除传动间隙的变速器。

背景技术：

在科学研究、工业、航空航天，轨道交通等领域广泛应用着各种精密仪器和设备，这类仪器和设备对传动精度有着很高的要求，超出精度要求的误差都可能造成致命的结果。变速器是人们熟知的速度调节设备，其通过改变变速机构的传动比实现加速或减速。传统的齿轮变速机构在生产和装配过程中，由于加工设备的精度所限，使其加工出的齿轮的轮齿精度难以达到要求，导致齿与齿之间存在间隙，这种间隙的存在使得齿轮在啮合过程中产生晃动或卡滞，严重时会导致齿轮轮齿磨损加剧，从而影响变速器的正常使用。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述问题，而提供一种在装配过程中，通过各构件之间的相互作用，使得变速机构的轮齿间的间隙被完全消除，因而可有效保证变速机构传动精度的可消除传动间隙的变速器。

为实现上述目的，本发明提供一种可消除传动间隙的变速器，该变速器设有主壳体，主壳体的上下两端分别设有上端盖及底座，主壳体中央设有输入轴和输出轴，所述主壳体为设有内齿轮的壳体，其与设于其内的外齿轮相啮合，所述输入轴下部一体形成有内部中空的偏心轮，该偏心轮的内孔的中轴线与输出轴的中轴线重合，该输入轴分别由第一轴承、第二轴承及第三轴承支承，所述输出轴由第一轴承、第三轴承及第四轴承支承，所述上端盖边缘下侧设有向内倾斜的斜面，所述主壳体的内孔上端口处设有与所述斜面相对应的斜面，在输入轴外部设有弹性消隙环，在弹性消隙环与外齿轮之间设有第五轴承，在所述输出轴和外齿轮的相对侧的圆周上分别设有多个内凹的弧面，在每两个弧面对合成的空腔内各装有一个可移动的滚珠；所述各构件在装配时，将所述输出轴的上端装入输入轴内的第一轴承、第二轴承内，将所述弹性消隙环、第五轴承及外齿轮沿输入轴外径向依次安装，主壳体固定到所述底座上，将上端盖向下，底座向上锁紧时，推动主壳体向一侧移动，将内齿轮与外齿轮的啮合齿之间的间隙消除，弹性消隙环则通过轴向和径向的弹力调整内齿轮与外齿轮之间及滚珠与两个弧面间间隙的位移及预应力，当所述外齿轮受到向下压力时，滚珠受到输出轴与外齿轮之间的两个弧面的反向搓力，使得滚珠与两个弧面间的间隙被消除。

主壳体是内部呈圆形的套状体，其上下两端边缘内侧分别设有与上端盖及底座连接用的l形台阶，在两个l形台阶的竖直边上、下两端边缘设有向外倾斜的斜面，所述上、下l形台阶之间的内壁上设有内齿轮。

上端盖为中部向上凸起的板状体，其中央设有输入轴轴孔，其输入轴轴孔下部设有第三轴承容置腔，其边缘下侧设有与主壳体上的l形台阶相匹配的倒l形台阶，在倒l形台的阶的竖直边下端边缘设有与所述斜面相匹配的向内倾斜的斜面。

底座为板状体，其边缘上侧设有主壳体的l形台阶相匹配的反l形台阶，在反l形台阶的竖直边上端边缘设有与主壳体上的斜面相匹配的向内倾斜的斜面，其上部中央设有第四轴承容置腔，第四轴承容置腔下部设有输出轴轴孔。

输入轴包括位于上部的实心圆柱体和位于该实心圆柱体下部的空心且下端敞口的偏心轮，该偏心轮的内孔的中轴线与输入轴的中轴线重合，所述实心圆柱体与偏心轮的结合部形成第一轴肩，在偏心轮外中部设有直径大于第一轴肩的第二轴肩，偏心轮上端设有直径大于第二轴肩的凸缘。

输出轴包括位于上部的轴体及一体形成于轴体下部的盘状体，盘状体上侧设有下凹的容置槽，该容置槽外侧设有向上凸起的凸缘，该凸缘上端沿圆周方向间隔地设有多个内凹的弧面，其与外齿轮上的多个内凹的弧面相对应。

弹性消隙环是由塑料或塑胶材料制成的可弹性变形的环状体，其具有容置输入轴的内孔，弹性消隙环上端设有凸缘，所述内孔的上端与所述凸缘下表面平齐，在其环体上沿圆周方向间隔地设有多个轴向孔，其中某些孔内可放入配重，以调整旋转动平衡。

外齿轮具有容置输入轴、第五轴承及弹性消隙环的内孔，其下侧设有容置输出轴的凸缘用的凹槽，该凹槽底部设有与输出轴的多个内凹的弧面相对应的多个内凹的弧面，相对应的每两个内凹的弧面对合成一个空腔。

输入轴由第一轴承、第三轴承及上端盖限位，所述输出轴由第一轴承、第二轴承、第四轴承限位，所述弹性消隙环由输入轴及第五轴承限位，所述外齿轮由上端盖、第五轴承及输出轴限位。

本发明的贡献在于，其有效解决了变速器传动间隙难以消除的问题。本发明通过设置与输入轴一体且轴线偏离的偏心轮，且在输入轴与外齿轮之间设置了可弹性变形的弹性消隙环，其可通过轴向和径向的弹力调整内齿轮与外齿轮之间及滚珠与两个弧面间间隙的位移及预应力，使得内齿轮与外齿轮的轮齿不会被卡死，且在其弹力作用下可同时消除内齿轮与外齿轮及外齿轮与输出轴之间的滚珠与两个弧面间的间隙。本发明的传动间隙是在变速器装配过程中完成，其可将内齿轮与外齿轮及外齿轮与输出轴之间的传动间隙完全消除，从而可有效保证变速机构的精密传动及运行的可靠性和平稳性，同时还可实现大传动比传动。

【附图说明】

图1是本发明的整体结构剖视图。

图2是本发明的上端盖结构剖视图。

图3是本发明的主壳体结构剖视图。

图4是本发明的底座结构剖视图。

图5是本发明的外齿轮结构示意图，其中，图5a为结构剖视图，图5b为图5a的仰视图。

图6是本发明的输入轴结构剖视图。

图7是本发明的输出轴结构剖视图，其中，图7a为结构剖视图，图7b为图7a的俯视图。

图8是本发明的弹性消隙环结构示意图，其中，图8a为结构剖视图，图8b为图8a的俯视图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

参阅图1，本发明的可消除传动间隙的变速器包括主壳体10、上端盖20、底座30、输入轴40、输出轴50、外齿轮60、第一轴承71、第二轴承72、第三轴承73、第四轴承74、第五轴承75、弹性消隙环80及滚珠90。

如图1、图3所示，该变速器设有主壳体10，该主壳体10是内部呈圆形的套状体，主壳体上端边缘内侧设有环形的l形台阶131，用于与上端盖20连接。该l形台阶131的竖直边上端边缘设有向外倾斜的斜面12，用于在上端盖20推动下向内侧滑动。主壳体下端边缘内侧设有l形台阶132，用于与底座30连接。该l形台阶132的竖直边下端边缘设有向外倾斜的斜面12，用于在上端盖20推动下向内侧滑动。在所述上、下l形台阶之间的内壁上设有轮齿，形成内齿轮11。

如图1、图2所示，在主壳体10的上端设有上端盖20，该上端盖20为中部向上凸起的板状体，其中央设有输入轴轴孔22，用于容置输入轴40。在输入轴轴孔22下部设有第三轴承容置腔23，用于容置第三轴承73。上端盖20其边缘下侧设有倒l形台阶24，其与主壳体上的l形台阶131相匹配。在该倒l形台的阶24的竖直边下端边缘设有向内倾斜的斜面21，该斜面与主壳体上的斜面12相匹配。

如图1、图2所示，在主壳体10的下端设有底座30，该底座30为板状体，其边缘上侧设有反l形台阶31，该反l形台阶31与主壳体的l形台阶132相匹配。在该反l形台阶31的竖直边上端边缘设有内倾斜的斜面32，其与主壳体上的斜面12相匹配。底座30上部中央设有第四轴承容置腔33，第四轴承容置腔下部设有输出轴轴孔34。

如图1所示，在主壳体中央设有输入轴40和输出轴50。如图6，所述输入轴40包括位于上部的实心圆柱体41和位于该实心圆柱体下部的空心且下端敞口的偏心轮42，偏心轮42与实心圆柱体41一体形成，该偏心轮的内孔421的中轴线与输入轴40的中轴线重合，所述实心圆柱体41与偏心轮42的结合部形成第一轴肩43，该第一轴肩43上表面与上端盖20的上表面平齐。在偏心轮外中部设有直径大于第一轴肩的第二轴肩44，其用于限定第三轴承73。偏心轮42上端设有直径大于第二轴肩的凸缘45，其用于限定弹性消隙环80。

如图7a、图7b所示，所述输出轴50包括位于上部的轴体52及一体形成于轴体下部的盘状体53。所述盘状体53上侧设有下凹的环形容置槽54，其用于容置输入轴40、弹性消隙环80及第五轴承75。在环形容置槽54外侧设有向上凸起的凸缘55，该凸缘上端沿圆周方向间隔地设有多个内凹的弧面51，其与外齿轮上的多个内凹的弧面61相对应。

如图1，变速器的各部件在装配前，所述输入轴40的中轴线与所述外齿轮60的中轴线相偏离，两个轴线的偏心距即为主壳体10消除间隙时向一侧移动的距离。

如图1、图8a、图8b所示，在输入轴40外部设有弹性消隙环80，该弹性消隙环80为可弹性变形的环状体，其由塑料或塑胶材料制成，其内孔81用于容置输入轴40。在弹性消隙环上端设有凸缘82，该凸缘82用于限定第五轴承75。所述内孔81的上端低于凸缘82，并与所述凸缘82下表面平齐，其低于凸缘82的高度用于和输入轴的凸缘45相对合。在弹性消隙环80的环体上沿圆周方向间隔地设有多个轴向孔83，可通过在某些轴向孔83内放入配重来调整变速器的旋转动平衡。

如图1、图5a、图5b所示，在第五轴承75外侧设有外齿轮60，其与内齿轮11相啮合。该外齿轮60具有内孔62，用于容置输入轴40、第五轴承75及弹性消隙环80。外齿轮60下侧设有容置输出轴的凸缘用的凹槽63，该凹槽底部设有多个内凹的弧面61，其与输出轴的多个内凹的弧面51相对应。每两个内凹的弧面51、61对合成一个空腔a1，在每个空腔a1内各装有一个可移动的滚珠90，该滚珠90和空腔a1用于消除两个内凹的弧面51、61间的间隙，且外齿轮60的动力通过滚珠90传递到输出轴50。

如图1所示，所述输入轴40由第一轴承71、第三轴承73及上端盖20支承和限位，所述输出轴50由第一轴承71、第二轴承72、第四轴承74支承和限位，所述弹性消隙环80由输入轴40及第五轴承75限位，所述外齿轮60由上端盖20、第五轴承75及输出轴50限位。

本发明的传动间隙消除在各构件装配过程中完成。如图1所示，将所述输出轴50的上端装入输入轴内的第一轴承71、第二轴承72内，将所述弹性消隙环80、第五轴承75及外齿轮60沿输入轴40外径向依次安装，主壳体10固定到所述底座30上。当同时锁紧上端盖20及底座30时，主壳体10受到上端盖20向下的压力和底座30币的压力时，因主壳体10与上端盖20和底座30之间具有使主壳体可移动的斜面12、21，使得主壳体10推动外齿轮60从图1中的右侧向左侧移动，将内齿轮11与外齿轮60的啮合齿之间的间隙消除。当上端盖20、底座30与主壳体10锁紧时，外齿轮60移动到位，此时输入轴40的中轴线与偏心轮42的中轴线重合，内齿轮11与外齿轮60的啮合齿之间的间隙消除。在此过程中，弹性消隙环80的作用在于，因其具有弹性而具有在径向和轴向两个方向的移动调节作用和预应力施压作用，使其可自动调整齿轮11与外齿轮60之间及滚珠90与两个弧面间间隙的位移及预应力。当所述外齿轮60受到向下压力时，滚珠90受到输出轴50与外齿轮60之间的两个弧面的反向搓力，使得滚珠90与两个弧面间的间隙被消除。

籍此，本发明的变速器在装配过程中，通过各构件之间的相互作用，特别是弹性消隙环的作用，使得变速机构的轮齿间的间隙被完全消除，因而可有效保证变速机构传动精度以及工作的稳定性和可靠性。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。