专利名称：偏心联轴节的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在两个转轴之间传递旋转驱动力的联轴节，这两根转轴的轴心相互略有偏移，更具体地涉及一种拨盘联轴节，其中相互邻接地设置着两轴，其中相互之间的相位相差90°，以便无论正转或者反转都可连续地传递旋转运动。
图9中所示为作为此类偏心联轴节的原理机构的一种已知的十字联轴节(Oldham coupling)100的分解立体图。这种联轴节100是一种用于连接两轴101和102的柔性联轴节，该两轴的中心相互略有偏移，其中设置着一用于消除两根转轴101和102之间不自然的动力传递的缓冲件103。其中形成有一沟槽106或者107的轮毂108或者109安装在各轴的轴端上。长方形凸起110和111自中间圆盘112的互相相对的表面伸出，该长方形凸起在其长度方向上相互垂直正交，并分别与两个轮毂108和109嵌合。由于如上所述在两个方向上给予缓冲件103以自由度，因此其中心相互略有偏移的两个轴101和102适于旋转传递。
然而，由于该两轴101和102之间应该保持间隔一段距离，以便中间圆盘112可放置到其中，因此不能将这种联轴节应用于不具有空间余量的设备。另外，尤其在需要连续传递旋转运动的情况下，由于它在不中断的情况下会引起相互滑动，因此中间圆盘112受到激烈的磨损。因此，如
图10的分解立体图所示，分别与设置在轮毂120和121上的凸起122和123相嵌合的沟槽124和125形成在中间圆盘126的两个端面上、两沟槽呈垂直关系，与此同时，形成着一通孔127，其中两轴的轴端容纳在一中心部位上，以便可处理介于两轴之间的较小的距离。可采用一种具有良好的滑动性能和高耐磨损性的碳素纤维增强塑性材料来制造该中间圆盘126。在这个例子中，当所要传递的转矩较大时，由于反复的拉伸应力和压缩应力而引起的疲劳在中间圆盘126中形成了龟裂C，从而使该中间圆盘变形，最终损坏，从而变得不能传递转矩了。
本发明的一个目的在于提供一种偏心联轴节，它具有高耐用性和较小的尺寸、并对应于靠近设置的轴、能够在正和反方向上正确地传递旋转运动以及传递较大的转矩。
为了实现上述目的，本发明的偏心联轴节中具有圆筒形轴套凸盘(bossflange)，各轴套凸盘固定至两根转轴的相互对置的各轴端，这两根转轴相互邻接地串联在同一方向上。
一对凸起位于各圆筒形轴套凸盘的与另一对应面相对的一表面上，该凸起具有相同的长度并具有两个隔开一距离的平行面，该距离对于这两个凸起而言是相等的，该凸起沿着一直径线从位于一外周边部分内的相互对置的位置朝着一中心延伸。联轴节将一转轴的旋转传递至另一转轴是通过将这两各圆筒形轴套凸盘经过一中间圆盘相连来构成的，在该中间圆盘的外周边部分内形成有两对呈垂直关系的直线沟槽，该直线沟槽与对置的凸起相嵌合。
这些形成在中间圆盘的外周边部分内的直线沟槽由四个圆筒腔组成，该圆筒腔位于距离两条直径线上的中心相同的距离上、并呈垂直关系，用于各圆筒腔的两个衬垫的平面部分各具有一种局部圆柱形形状，其横截面由一圆弧和一割线所包围，凸起沿着形成各圆筒腔的弧形内壁在互相相对的两侧上插入到圆筒腔内。各沟槽可滑动地夹持着各凸起的两个平行面。
另外，该中间圆盘由一种具有一定刚度的金属制成，同时各具有一种局部圆柱形形状、其横截面由一圆弧和一割线所包围的衬垫由一种具有高耐磨损性和良好的润滑性能的材料制成。另外，由合成树脂所制成的隔件放置在各圆筒形轴套凸盘与中间圆盘的互相相对的表面之间，以便预防各圆筒形轴套凸盘与中间圆盘的两个互相相对的表面之间在相互接触时直接相撞。此外，较佳的是，该圆筒形轴套凸盘是通过粉末冶金术制造而成的烧结产品，并且所形成的尺寸是通过高压压制矫正型精压加工(sizing)所确定的。
更佳的是，各具有一种局部圆柱形形状、其横截面由一圆弧和一割线所包围的两个衬垫形成在由一种合成树脂制成的一体内，其中这两个衬垫由一位于各衬垫的一边缘上的细薄的板状部分相连，它在轴向方向上的长度略大于中间圆盘在轴向方向上的长度；另外，该细薄的板状部分具有一种弹性可扩张的结构，它向各具有一种局部圆柱形形状、其横截面由一圆弧和一割线所包围的两个衬垫施力(energize)，以便增大其间的距离。
图1是本发明偏心联轴节的一实施例的分解立体图；图2是用来说明本发明偏心联轴节的旋转传递机构在一垂直于轴向方向的平面内的剖视图；图3是用来说明本发明偏心联轴节的旋转传递机构的侧视图；图4A是本发明偏心联轴节中的一轴套凸盘的带局部剖视的侧视图；图4B是该轴套凸盘的平面图；图5A是本发明偏心联轴节中的一中间圆盘的平面图；图5B是沿图5A中的线B-B剖切的该中间圆盘的剖视图；图6A是使用在本发明偏心联轴节内的一衬垫的侧视图；图6B是该衬垫的平面图；图7A是本发明偏心联轴节中的衬垫的第二实施例的剖视图7B是该衬垫的前视图；图8A是一侧视图，示出了一种连接着本发明偏心联轴节中的衬垫的第三实施例的两个衬垫的结构；图8B是一平面图，示出了一种在其中连接着两个衬垫的薄板状部分的弹性结构；图9是已有技术中一种典型的十字联轴节的分解立体图；图10是已有技术中另一种变化型式的十字联轴节的分解立体图。
下面将通过参阅附图来说明本发明偏心联轴节的一实施例。
图1是本发明偏心联轴节10的一实施例的分解立体图；图2是用来在轴向方向上说明偏心联轴节10的一旋转传递结构的、沿图3的线2-2剖切的剖视图，其中在图1中的第一转轴12的轴心与第二转轴14的轴心之间存在着一偏移e。图3是一安装好的联轴节的侧视图，用于说明图1中的偏心联轴节10应用于具有一角度偏移Δθ的轴线的情况，其中放大了该角度偏移Δθ。
第一转轴12和第二转轴14的相互对置的轴端16和17插入到圆筒形轴套凸盘(下文简称为轴套凸盘)18和19中，分别由螺钉20和21固定到上述轴端。一对凸起28和29具有一自外圆周向中心延伸的预定长度d(如图4所示)，每个凸起具有两个沿一直径线24或者25相互平行的滑动面26或27，各对滑动面相隔宽度w。
轴套凸盘18和19是通过不锈钢(SUS304)粉末冶金术制造而成的烧结产品，它们是通过高压压制、可确定高精度尺寸的方法精密成形的(精压加工)。除为了与各转轴12或14的轴径相嵌合而加工的轴孔30和用于将它们安装在转轴12和14上所需的一点点后加工(例如，键槽K及用于固定螺钉20、21的螺孔(tap))之外，该轴套凸盘具有相同的外形，并且介于平行于各凸起28或29的滑动面26或27之间的宽度w、其长度d以及后面所要描述的与中间圆盘32的咬合深度f对于不同的轴套凸盘是相等的(请参阅图4)。
图5A和5B表示一单个部件--中间圆盘32。图5A是该中间圆盘的平面图，图5B是沿图5A的线B-B剖切的剖视图。在该实施例中，中间圆盘32是通过加工一由轻质合金或者具有适当强度的金属制成的一圆棒所制成的。为了处理这样一种情况，即在转轴12和14的端面之间不能不获得充分的装配距离g(请参阅图3)的情况下，设置一凹陷空间33，以便中间圆盘32可在一平面内转动，而不干扰转轴12和14。设置一中心孔34是为了在加工中的方便起见，并不涉及功能。
从图5A所示的平面图中可以清楚地看到，在中间圆盘32中形成有四个圆筒腔，它们的中心离位于相互垂直的两条直径线L1和L2上的中间圆盘32的中心有一相等的距离r。由于该圆筒腔35是通孔，因此它们可从一侧简单地高精度加工而成。在各圆筒腔内，嵌入一具有一种局部圆柱形状、其横截面由一圆弧和一割线所包围(下面简单地称为衬垫)的衬垫，以便该衬垫的一圆柱面与一互相相对的、其间夹着一直径线L1或者另一直径线L2的弧状内壁36相接触，同时该衬垫的平面部分40相互对置(如图1和图2所示)。介于两个平面部分40之间的距离被确定为适于与介于轴套凸盘的凸起28或29的两个平行滑动面26和27之间的宽度w相配，而不留任何间隙。因此，可以正确地传递正转或者反转，而没有任何不灵敏的角度区域。
滑动面26和27由衬垫38的平面部分40夹持着，并可通过润滑作用在上面光滑地滑动。由于衬垫38的外圆周面的移动受到滑动面26和27以及圆筒腔的内壁36的限制，并且衬垫在轴向方向上的端面的移动受到轴套凸盘互相相对的表面22和23的限制，因此衬垫38不会从中间圆盘32脱落。然而，倘若必要的话，可将衬垫粘接至各圆筒腔的内壁。
图6A和6B所示为衬垫38的一种形状，图6A是侧视图，图6B是其平面图。当连续传递旋转运动时，衬垫38的平面部分和轴套凸盘18和19的滑动面26和27始终产生相对的滑动，尤其当传递高转矩负荷时，衬垫38的平面部分40受到激烈的摩擦。由于这个原因，衬垫还可由一种具有高耐磨损性及良好的滑动特性的材料、诸如烧结的含油合金、碳素纤维强化塑料等制成，以便在不提供油的情况下，该衬垫的寿命可较长。
由于这种滑动摩擦而受到磨损的仅仅是衬垫部分，只有严重磨损以至于妨碍其功能的衬垫要随时拔出予以更换，或者定期更换所有的衬垫38。拔出衬垫38的操作比较简单。例如，将一轴套凸盘的一固定螺钉20松开，以便解除它与转轴12的连接。然后，将轴套凸盘18在轴向方向上移动，以便将凸起28移动这样一段距离，该距离可使衬垫38从中间圆盘32拔出，即，大约为中间圆盘32的宽度s。通过这种方式，可容易地将衬垫38拔出。
由于衬垫具有一种简单的形状，因此通过将一段较长的连续挤压的产品切割成适当长度的分段，可将它们作为消耗品来储备。因此，当该偏心联轴节使用在一制造机器内的情况下，当需要修理中间圆盘32的故障时，由于修理时不需要拆除用于转轴12和14的轴支撑件的附近部分，所以修理对象不是整个偏心联轴节10，而仅仅需要更换衬垫，所以只需要一点点的时间和劳力就足够了，从而缩短了机器停运的持续时间，并能流畅地进行生产管理。
图4A和4B中的标号42表示一厚度为t的盘状隔件(下文简称为隔件)，在其中心上具有一较短的圆柱状腿部44，由一种适当的合成树脂制成。通过将腿部44压入到为各腿部所形成的两个钻孔46内，从而将两个隔件42固定到轴套凸盘18和19的各个表面22和23上。
由于将这些隔件42固定到轴套凸盘18和19的互相相对的表面22和23上，因此中间圆盘32的两个端面47和48不会在转动期间与轴套凸盘18和19的互相相对的表面22和23在金属面之间相撞，从而可以防止噪音的产生。
根据使用条件，即使拆除了隔件42的盘状部分，倘若埋设圆柱形腿部44、以便自互相相对的表面22和23伸出一与隔件42的板厚t相对应的高度，由于它防止中间圆盘的端面46和47与轴套凸盘的互相相对的表面22和23直接相撞，从而可获得类似的效果。
另外，由于给予介于中间圆盘的端面47和48与轴套凸盘的表面22和23之间的间隙的轴向方向上的自由度极小，所以即使转轴12和14相对于那些相互平行的轴中心线是相互以偏移角度Δθ相互偏移地被支撑着也不妨碍旋转传递功能，并且可吸收角度偏移Δθ，而不会产生噪音。因此，对于它被应用的结构和机器可获得较大的容差，从而它可较容易地安装到这种结构和机器上(如图3所示)。
另外，当衬垫的长度p被设置成与中间圆盘的宽度s和与隔件42的板厚t相对应的长度的总和相等、以便它们自中间圆盘32的端面向前和向后伸出相当于板厚t的长度时，由于衬垫的端面58和59首先与轴套凸盘的互相相对的表面22和23相接触，因此避免了轴套凸盘与中间圆盘在金属之间的直接相撞。因此，在不特别设置隔件42和钻孔46的情况下，可实现不受由于上述间隙所引起的轴心线的角度偏移Δθ影响的、不伴随着噪音的旋转传递。图3所示为两种实现模式，一种为安装隔件42的模式，另一种为衬垫的长度p大于中间圆盘32的宽度s、以便该衬垫可自中间圆盘伸出的模式。
图7A和7B所示为第二实施例的一种衬垫50，其中与第一实施例中的衬垫38内的相对应的部分由相同的标号表示。图7A是沿图7B中的线A-A剖切的剖视图，图7B是其侧视图。在衬垫50的两端上形成有凸缘52，介于凸缘52之间的内部距离b与中间圆盘32的宽度s相配合。根据本实施例，需要一种特殊的模具来制造该衬垫，但是由于衬垫50的凸缘在轴向方向上的移动受到限制，因此通过这种方式可将该衬垫可靠地固定。
还是在该第二实施例中，由于凸缘52的宽度h等于隔件42的板厚t，因为衬垫的端面58和59与轴套凸盘的互相相对的表面22和23相接触，因此防止了轴套凸盘的互相相对的表面22和23与中间圆盘32在金属之间的直接相撞，并且通过这种方式，可获得一类似的效果，即在不采用任何隔件的情况下，吸收轴心线的角度偏移Δθ、并减少噪音的产生。
以下将说明本发明第一和第二实施例中的偏心联轴节的安装操作。被预先分别插入到轴套凸盘18和19中的转轴12和13以一预定位置关系被轴承(图中未示出)可转动地支撑着。与此同时，轴心线的偏移e以及离开平行度的角度偏移Δθ被容许在一预定的范围内。介于轴端16和17的互相相对的表面之间的距离被保持在一预先设置的预定量g内，并处于一种轴在推力方向上的移动被限制的状态中。
然后，将中间圆盘32在轴的相互对置的端面16和17之间从一侧、以大致与轴心线垂直的方向插入，通过使它们穿过其中一各圆筒腔的开口，以便被保持住，从而中心孔34大致定位在介于轴的相互对置的轴端16和17之间的一间隙上。将两个衬垫38(50)插入到各圆筒腔35内以与内壁36嵌合，以便平面部分40平行于相应的直径线24或25(如图2所示)，然后用一种适当的粘合剂将它们暂时粘接在一起。
滑动其中可滑动地插入着转轴12和13的轴套凸盘18和19，以便从两侧将中间圆盘32夹持于其间。将凸起28和29插入到由与其滑动面26和27相对应的、位于中间圆盘的相应的圆筒腔35内的衬垫的平面部分40所形成的直线沟槽56内，凸起之间的相位相差90°。
借助于适当的众所周知的诸如固定螺钉之类的装置，将轴套凸盘18和19分别固定至转轴12和14，并分别在中间圆盘32的端面47和48与轴套凸盘18和19的互相相对的表面23和24之间留下适当的间隙。通过由形成在中间圆盘32内的相互垂直的直线沟槽56所给予的两个方向上的自由度来吸收介于第一转轴12的轴心线与第二转轴14的轴心线之间的偏移e，并且通过这种方式，可确保类似于由十字联轴节所获得的那种平稳转动。
图8A和8B所示为第三实施例的一种组合衬垫60。如图8A中的侧视图所示，通过桥接一对衬垫38而将这两个衬垫连接在一体内，借助于一板状弹性体61，将其插入到位于中间圆盘32中的各圆筒腔35内，以便它们与内壁36相对。在附图中，与那些使用在第一实施例中的部分相对应的部分由相同的标号表示。
图8B是一平面图，示出了该细薄的板状弹性体61的一种弹性结构，其中由于两个对称的波形条62，组合衬垫60可在由箭头E所表示的方向上扩张。在这种情况下，该波形条62具有一自然长度，该长度略大于介于组合衬垫60的构成的衬垫38之间的距离。通过这种方式，由于圆柱面39的自然外径略大于圆筒腔35的内径，因此当将组合衬垫60插入到其中一个圆筒腔35中以便安装在那儿时，该板状弹性体61被在挤压方向上加压，以便通过推压来收缩组合衬垫60的两个圆柱面39。
将插入到圆筒腔35内以便安装在那儿的组合衬垫60由被弹性挤压以便稳定地保持在圆筒腔35内的波形条62的推力而推入内壁36。由此，其平面部分40自动地构成具有有着一预定距离的平行面的直线沟槽56。因此，甚至对于一名不熟练的工人而言，可将凸起28和29容易地插入到相应的直线沟槽56中去，而无需采用任何的粘结剂。另外，由于连接成对的衬垫38的该细薄的板状弹性体61所起到的作用与隔件42相同，因此可省略隔件42与钻孔46。由于采用第三实施例的组合衬垫60的偏心联轴节的作用被认为与所说明的第一和第二实施例中的作用相同，因此在此省略说明。
如上述说明中可清楚地看到的那样，采用本发明的偏心联轴节，由于将受到严重磨损的衬垫与中间圆盘的主体分开设置，所以中间圆盘足以尝试着提高其强度，而与耐磨损性无关。另一方面，由于衬垫可被作为消耗品来对待，并可仅仅局部更换已磨损的衬垫，当维持能对待转轴的较大偏移的十字联轴节机构的特征的同时，可管理高负荷下的转矩传递功能。
另外，为了使它可在高温或者腐蚀大气中使用，可给予它耐热性和耐蚀性。另外，由于它的结构简单，它可被极高精度地进行加工，另一方面，在装配中，对于偏心度与平行度可有较大的容差，从而可较容易地装配它被应用的机器，减轻了生产管理的负担，并由此获得了令人满意的经济效果。另外，倘若将一对衬垫连接在一体内，则装配变得更加地简易，从而缩短了装配时间。
权利要求
1．一种偏心联轴节，包括圆筒形轴套凸盘，所述各轴套凸盘固定至两根转轴的相互对置的各轴端，所述两根转轴相互邻接地串联在同一方向上；一对凸起位于所述各圆筒形轴套凸盘的与另一圆筒形轴套凸盘对应面相对的一表面上，所述凸起具有相同的长度，并具有两个隔开一距离的平行面，所述距离对于所述两个凸起是相等的，所述凸起沿着一直径线从位于一外周边部分内的相互对置的位置朝着一中心延伸；以及一中间圆盘，在所述中间圆盘的外周边部分内形成有两对呈垂直关系的直线沟槽，所述直线沟槽与所述对置的凸起相嵌合；其中，所述两对直线沟槽包括四个圆筒腔，所述圆筒腔离所述位于两条直径线上的中心有相同的距离、并呈垂直关系，用于各圆筒腔的两个衬垫的平面部分各具有一种局部圆柱形形状，其横截面由一圆弧和一割线所包围，所述凸起沿着形成所述各圆筒腔的弧形内壁在互相相对的两侧上插入到所述圆筒腔内。
2．如权利要求1所述的偏心联轴节，其特征在于，所述中间圆盘由一种具有一定刚度的金属制成，同时各具有一种局部圆柱形形状、其横截面由一圆弧和一割线所包围的所述衬垫由一种具有高耐磨损性和良好的润滑性能的材料制成。
3．如权利要求1或2所述的偏心联轴节，其特征在于，由合成树脂所制成的隔件放置在各所述圆筒形轴套凸盘与所述中间圆盘的互相相对的表面之间，以便预防各所述圆筒形轴套凸盘与所述中间圆盘的两个互相相对的表面之间在相互接触时直接相撞。
4．如权利要求1所述的偏心联轴节，其特征在于，所述圆筒形轴套凸盘是通过粉末冶金术制造而成的烧结产品，并且所形成的尺寸是通过高压压制矫正型精压加工所确定的。
5．如权利要求2所述的偏心联轴节，其特征在于，各具有一种局部圆柱形形状、其横截面由一圆弧和一割线所包围的所述两个衬垫形成在由一种合成树脂制成的一体内，其中所述两个衬垫由一位于各衬垫的一边缘上的细薄的板状部分相连，所述体在轴向方向上的长度略大于所述中间圆盘在轴向方向上的长度。
6．如权利要求5所述的偏心联轴节，其特征在于，所述细薄的板状部分具有一种弹性可扩张的结构，它向各具有一种局部圆柱形形状、其横截面由一圆弧和一割线所包围的所述两个衬垫施力，以便增大其间的距离。
全文摘要
本发明提供一种具有高耐用性、能传递大转矩负荷并正确传递旋转运动的偏心联轴节。固定至两个转轴轴端的圆筒形轴套凸盘的两对凸起通过一由一种具有令人满意的强度及刚度的材料制成的中间圆盘连接，各凸起的相位差90°。各对凸起可滑动地放置在两个呈局部圆柱形、其横截面由一圆弧和一割线包围并沿着引导内壁可拆卸地插入到一圆筒腔内的衬垫的平面部分之间。只有衬垫受到严重磨损，因此当它们被磨损时可较容易地更换。
文档编号F16D3/02GK1227894SQ9812075
公开日1999年9月8日 申请日期1998年9月23日 优先权日1998年3月2日
发明者麻幸启 申请人:麻电子工业株式会社