CN102410311B - 轴联接装置 - Google Patents

Abstract

提供一种轴联接装置，其中，圆柱形的孔(2a)设置在轴(2)的前端表面上，孔(2a)具有与轴(2)的转动中心轴线不同的中心轴线，并且，圆柱形的孔(4a)设置在轴(4)的前端表面上，孔(4a)具有与轴(4)的转动中心轴线不同的中心轴线。轴(2)和轴(4)通过将横截面为圆形的销(5)压配合在孔(2a)中以及通过将销(5)松配合在孔(4a)中而联接，销(5)与孔(2a)和孔(4a)的内径相对应。

Description

轴联接装置

技术领域

本发明涉及一种轴联接装置，其中，两个轴(旋转轴)被同轴地联接。例如，本发明优选地应用于如下联接结构：该联接结构将电机的轴与由电机驱动的旋转泵的轴相联接。

背景技术

在现有技术中，在日本专利申请公开No.JP-A-2007-154944中公开了两个轴同轴地联接的轴联接装置。更具体地，两个轴通过将阳螺钉紧固到阴螺钉孔中而联接，阳螺钉设置在位于致动器侧的轴的前端上，而阴螺钉孔设置位于电机侧的轴的端部表面上。当阳螺钉紧固到阴螺钉孔中时，两个轴都插入穿过其中的中空圆柱形构件的内周表面被用作引导部。

发明内容

然而，因为必须使轴相对于彼此转动以对两个轴进行紧固，所以组装效率不高。此外，在通过螺钉紧固来联接的情况下，两个轴线的定中心是困难的，并且在一些情况下，存在由于轴的外周表面与中空圆柱形构件的内周表面干涉而导致轴不能被联接的风险。

另外，当紧固设置在轴的前端处的阳螺钉和阴螺钉孔时，两个轴都需要相对于彼此转动，并且变得有必要为电机供应电力以使电机侧的轴转动。因为产品在轴被紧固时的阶段仍处于制造过程中，所以产品不处于能向电机供应电力的形式，并且提供布线连接等以使电力能够被供应至电机导致制造过程变得更复杂。

鉴于前面所述，本发明的目的是提供一种轴联接装置，该轴联接装置能够容易地执行两个轴的定中心并且能够在两个轴不相对于彼此转动的情况下联接所述轴。

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面，设置有第一轴(2)的前端的第一前端表面和第二轴(4)的前端的第二前端表面，所述第一前端表面形成圆柱形的第一孔(2a)，并且第二前端表面形成圆柱形的第二孔(4a)，第一孔(2a)具有与第一轴(2)的转动中心轴线不同的中心轴线，第二孔(4a)具有与第二轴(4)的转动中心轴线不同的中心轴线。通过将横截面为圆形的销(5)压配合在第一孔(2a)中并且将销(5)松配合在第二孔(4a)中来联接第一轴(2)和第二轴(4)，销(5)与第一孔(2a)和第二孔(4a)的内径相对应。

因为第一轴(2)和第二轴(4)通过横截面为圆形的销(5)以这种方式联接，所以两个轴(2、4)通过简单地彼此抵接而联接。此外，因为销(5)松配合在所述轴(2、4)中的一个中，所以轴(2、4)可以被容易地联接，并且可以容易地执行轴线的定中心。另外，可以实现如下的轴联接装置：其中，为了联接第一轴(2)和第二轴(4)，两个轴(2、4)不必相对于彼此转动。

根据本发明的第二方面，第一轴(2)的前端和第二轴(4)的前端二者都设置在共同地支承第一轴(2)和第二轴(4)的轴承(7)内。

以该方式，可以通过轴承(7)的支承表面执行轴线的定中心。因为不会如可能在相应的轴的相对的端部由分开的轴承支承的模式中出现的那样出现分开的轴承的轴中心的不对准，所以使用这种结构，可以更容易地执行轴线的定中心。另外，因为支承第一轴(2)和第二轴(4)的轴承(7)是共用的，所以与相应的轴的相对的端部由分开的轴承支承的模式相比，可以使轴承的数量减少，并且可使包括该轴联接装置的装置在轴向方向上的尺寸减小。

根据本发明的第三方面，轴承(7)是具有内圈(7a)和外圈(7b)的类型。第一轴(2)的前端和第二轴(4)的前端二者都设置在内圈(7a)内，并且第一轴(2)和第二轴(4)中的一个相对于内圈(7a)为压配合，而第一轴(2)和第二轴(4)中的另一个相对于内圈(7a)为松配合。

使用这种结构，因为第一轴(2)和第二轴(4)中的一个相对于共同的内圈(7a)为松配合，所以即使第一轴(2)和第二轴(4)的转动中心轴线由于尺寸误差等而移位，仍可防止相应的轴(2、4)与销(5)之间的挤压(pinching)或相应的轴(2、4)与内圈(7a)之间的挤压(pinching)，所述挤压由上述移位引起。

根据本发明的第四方面，轴承(7)是滚动元件(7c)插置在内圈(7a)与外圈(7b)之间的类型，并且压配合至内圈(7a)的第一轴(2)和第二轴(4)中的一个的前端被压配合至内圈(7a)、直到在转动中心轴线方向上超出滚动元件(7c)的中央位置的位置。

据此，因为内圈(7a)能够在滚动元件(7c)的中央位置处接收被压配合至内圈(7a)的轴的在径向方向上的载荷，所以可以实现更可靠且稳定的轴支承。

注意，用于上述单元中的每一个的括弧中的参看数字旨在示出与下列实施方式中描述的特定单元的关系。

附图说明

图1是应用根据本发明的第一实施方式的轴联接装置的联接部分的局部放大截面图；

图2是轴2的前端的放大立体图，该前端位于被联接的一侧；

图3是示出已经将销5安装在轴2中的状态的放大立体图；

图4是示出在轴2、轴4与销5之间的联接之前的状态的放大图；

图5(a)示出了根据第一实施方式的轴联接装置的截面图；

图5(b)示出了已知的轴联接装置的截面图；

图5(c)示出了已知的轴联接装置的截面图；以及

图6是轴联接装置的联接部分的局部放大截面图。

具体实施方式

在下文中，将基于附图说明本发明的实施方式。

第一实施方式

图1是应用有根据本发明的第一实施方式的轴联接装置的联接部分的局部放大截面图。在下文中，将参照图1详细地说明根据本实施方式的轴联接装置。

图1中示出的轴联接装置应用于电机1的轴(第一轴)2与诸如泵等之类的被转动地驱动的致动器3的轴(第二轴)4之间的联接。电机1的轴2通过至电机1的电力供应而转动，并且轴2和致动器3的轴4的相对的前端部分经由销5相互连接。

轴4插入穿过其中的中空部6a形成在致动器3的外壳6内，并且中空部6a的内径在电机1侧增大。轴承7设置在内径增大的部分中，并且轴2和轴4由轴承7的内圈的支承表面共同地支承。轴承7具有内圈7a和外圈7b，并且轴承7由一种滚珠轴承构成，其中，多个滚动元件7c插置在内圈7a与外圈7b之间。因而，通过轴承7的支承表面执行轴2、4二者的定中心，并且轴2、4二者在轴承7内联接。

图2是轴2的前端的放大立体图，该前端位于被联接侧。图3是示出已经将销5安装在轴2中的状态的放大立体图。图4是示出在轴2、4二者与销5之间的联接之前的状态的放大图。

如图2和图4所示，两个孔(第一孔)2a形成在电机侧的轴2的前端表面(第一前端表面)上。两个孔2a是圆柱形的孔。两个孔2a的内径和两个孔2a的深度具有基本上相似的尺寸，并且两个孔2a设置为绕轴2的中心轴线沿径向方向和周向方向以规则的间隔相对于彼此移位。接着，如图3所示，销5分别压配合到两个孔2a中，并且使用两个销5执行轴2和轴4的联接。锥形部2b设置在两个孔2a的入口处，并且锥形部2b的内径朝轴2的前端逐渐增大。因而，提供了能够将销5容易地插入到相应的孔2a中的结构。

同时，致动器3侧的轴4的前端也与电机1侧的轴2的前端基本上相似。更具体地，具有圆柱形形状的两个孔(第二孔)4a形成在轴4的前端表面(第二前端表面)上。两个孔4a的内径和深度具有基本上相似的尺寸。两个孔4a设置为绕轴4的中心轴线沿径向方向和周向方向以规则的间隔相对于彼此移位。此外，锥形部4b设置在两个孔4a的入口处，并且锥形部4b的内径朝轴4的前端逐渐增大。因而，提供了能够将销5容易地插入到相应的孔4a中的结构。

在本实施方式中，销5为与孔2a、4a相对应的横截面为圆形的构件，并且销5构造为圆柱形构件。两个销5的前端——即，插入到轴2、4的孔2a、4a中的销5的前端——是经倒圆的，使得销5具有容易插入到轴2、4的孔2a、4a中的形状。例如，销5的未执行倒圆处理的部分的外径Φa为2.5mm。销5由例如铁材料形成，并且在材料上执行硬化处理以提高刚度。例如，用于通用轴承的滚子可以用作这种销5。

如图4所示，外径Φa、形成在轴2中的两个孔2a的内径Φb、以及形成在轴4中的两个孔4a的内径Φc之间的尺寸关系为Φb＜Φa＜Φc。此处，内径Φb是比锥形部2b深的孔2a的内径，而内径Φc是比锥形部4b深的孔4a的内径。由于这种关系，销5被压配合到电机1的轴2的孔2a中，并且销5被松配合到致动器3的轴4的孔4a中。因此，在联接时，首先，分别将销5压配合到轴2的孔2a中，然后，将电机1和致动器3设置成使得轴2、4二者的前端彼此相对。之后，通过将已经压配合到轴2的孔2a中的销5插入到轴4的孔4a中，两个轴2、4可经由销5联接。

虽然在本实施方式中，销5可以压配合到轴2的孔2a或轴4的孔4a中、并且可以松配合到轴2的孔2a或轴4的孔4a中，但是销5因为下述原因而压配合到轴2的孔2a中并且松配合到轴4的孔4a中。

因为电机1仅在经由轴2使致动器3的轴4转动时发挥作用，所以在径向方向上施加至轴2的载荷小。另一方面，例如，在应用用于制动流体压力控制的旋转泵(余摆线泵)等的情况下，因为来自通过泵驱动而排出的高压制动流体的载荷被施加至轴4，所以在径向方向上施加至轴4的载荷大。为此，在一些情况下，在轴4上执行硬化处理以提高刚度，并且因为难以使已经在上面执行了硬化处理的轴4膨胀或收缩，所以难以将销5压配合到孔4a中。因此，采用如下结构：将销5压配合到不必在其上面执行硬化处理的轴2的孔2a中，因而，与将销5压配合到轴4的孔4a中相比，能够更容易地将销5压配合到轴2的孔2a中。

因此，通过以该方式经由销5来联接轴2、4二者，精确地执行轴2、4二者的定中心，并且获得了如下联接结构：其中，相应的销5绕轴2、4的中心轴线在径向方向和周向方向上以规则的间隔设置。

通过使用这种轴联接装置，电机1的轴2和致动器3的轴4被联接。因为轴2、4二者是以该方式经由两个横截面为圆形的销5来联接的，所以轴2、4二者可以通过彼此抵接而简单地联接。另外，因为一侧是松配合，所以可容易地执行联接并容易地执行定中心。此外，因为不必使轴2、4相对于彼此转动以联接轴2、4，所以可以具有如下轴联接装置：其中，例如在制造过程期间，不必向电机1供应电力。

另外，在本实施方式中，轴2和轴4的相对的前端设置在支承轴2、4二者的共同的轴承7内(更确切地说，在内圈7a内)。因为不会如可能在相应的轴的相对的端部由分开的轴承支承的模式中出现的那样出现分开的轴承的轴中心的不对准，所以使用该种结构，可更容易地执行定中心。另外，因为支承轴2、4的轴承7是共用的，所以与相应的轴的相对的端部由分开的轴承支承的模式相比，可以减少轴承的数量，并且可以使包括轴联接装置的装置在轴向方向上的尺寸减小。

此外，根据本实施方式的联接结构，可以延长轴联接装置的寿命。这将基于图5(a)至图5(c)来说明，在图中，示出了根据本实施方式的轴联接装置和已知的轴联接装置的截面图。

图5(a)示出了本实施方式的轴联接装置，而图5(b)、图5(c)示出了已知的轴联接装置。

如图5(a)所示，在根据本实施方式的联接结构中，当通过驱动电机1而使轴2转动时，其扭矩可经由孔2a与销5之间的接触部传递至销5。此外，扭矩可经由销5与孔4a之间的接触部传递至致动器3的轴4。此时，联接结构为：使得圆柱形的销5被插入到圆柱形的孔2a、4a中。为此，圆柱形的孔2a、4a的内壁表面与圆柱形的销5的外壁表面之间的接触部分变成孔2a、4a与销5之间的接触部(图5(a)中的粗线部分)，并且，由于在具有基本上相似的曲率的弯曲表面之间形成的接触、以及由于轴2、4和销5在接触部分处的弹性变形等，因此可以确保大的区域作为接触部。因而，在大的区域之上执行扭矩传递，并且在接收扭矩传递的接触表面上的每单位面积的接触压力变小。

另一方面，如图5(b)所示，在已知的轴联接装置中，在一个轴J1的前端中在直径方向上设有切口J2，并且在另一个轴J3的前端上设有与切口J2对应的凸部J4，凸部J4设置在切口J2内。通过使切口J2与凸部J4彼此接合来执行扭矩传递。另外，如图5(c)所示，在已知的轴联接装置中，通过如下方式执行扭矩传递：将轴J11、J12的前端形成为横截面为半圆形的形状、并且以使所述前端相对于彼此移位180°并且结合以形成圆形形状的方式来设置所述前端。

然而，在图5(b)、图5(c)中示出的联接结构中的任意一个中，扭矩传递部分——即，切口J2与凸部J4之间的接触部分(图5(b)中的粗线部分)和轴J11与J12之间的接触部分(图5(c)中的粗线部分)——为线性接触。因而，在小的区域之上执行扭矩传递，并且接收扭矩传递的接触表面上的每单位面积的接触压力变大。

因此，使用如同本实施方式的联接结构的这样一种联接结构，因为与已知的联接结构相比，可以在扭矩传递时使接触压力变得较小，所以可由于减小的应力而延长轴联接装置的寿命。特别地，因为销5相对于孔4a为松配合，所以可以在转动时使挤压(增大的应力)不太可能出现并且可进一步延长轴联接装置的寿命。另外，在本实施方式中，轴承7的外圈7b通过压配合而固定至致动器3，并且轴4通过压配合而固定至内圈7a。此外，电机1的轴2松配合在内圈7a中。因此，即使轴2和轴4的转动中心轴线由于尺寸误差等而移位，仍可防止相应的轴2、4与销5之间的挤压或相应的轴2、4与内圈7a之间的挤压，所述挤压由上述移位引起。因此，可以延长轴联接装置的寿命。

此外，在本实施方式中，因为能够以具有圆柱形的孔2a、4a和圆柱形的销5的简单结构来实现轴联接装置，所以易于对形成联接结构的每个部分进行加工，并且可以抑制产品制造成本。特别地，就销5而言，因为它们可具有简单的结构——即，圆柱形形状，所以具有高硬度以及用于通用轴承的滚子可以用作销5，因此，可以降低部件成本并且进一步抑制产品制造成本。

另外，虽然在本实施方式中，轴2、4二者的前端都插入到轴承7的内圈7a中，但是轴承7与轴2、4二者的前端的位置之间的关系优选为如在下面描述的。这将基于图6中示出的轴联接装置的联接部分的局部放大截面图来说明。

如图6所示，关于压配合至轴承7的轴2或轴4——即，本实施方式中的致动器3侧的轴4，例如，轴4优选地压配合到内圈7a中使得轴4的前端位置在中心旋转轴线方向上超过滚动元件7c的中央位置。使用该种结构，因为内圈7a能够在滚动元件7c的中央位置处接收被压配合在内圈7a中的轴4的在径向方向上的载荷，所以可以实现更可靠且稳定的轴支承。

其它的实施方式

虽然在上述实施方式中，将旋转泵描述为具有与电机1的轴2联接的轴4的致动器3的示例，但是致动器3不限制于旋转泵，致动器3可以是任意装置，只要它能够被电机1驱动。

此外，虽然在上述实施方式中，通过两个孔2a、4a和两个销5设置轴联接装置，但是该数量是任意的，并且孔2a、4a和销5的数量可以只有一个、或可以是三个或更多。甚至在这种情况下，只要销5的中心轴线设置在从轴2、4二者的中心轴线移位的位置处，则该联接结构就是可接受的。此外，在有多个销5的情况下，因为轴2、4二者之间的扭矩传递是被均匀地执行的，所以对于联接结构而言优选为具有绕轴2、4二者的中心轴线在径向方向和周向方向上以规则的间隔设置的销5。

另外，虽然在上述实施方式中，采用圆柱形形状作为销5的最简单的结构，但是只要至少销5的插入穿过轴2、4的孔2a、4a的部分呈具有与孔2a、4a的内径相对应的尺寸的、横截面为圆形的形状，则销5就是可接受的。例如，销5的一部分可以留在轴2、4二者的前端表面之间，并且销5的该部分的外径可以增大。

此外，虽然在上述实施方式中，描述了轴承7由滚珠轴承构成的情况，但是轴承7可以由如下类型的轴承构成：其中，将圆柱形滚子用作滚动元件。

Claims (2)

1.一种轴联接装置，其中，第一轴(2)的前端和第二轴(4)的前端彼此相向并且联接在一起使得能够进行转动传递，所述轴联接装置包括：

所述第一轴(2)的前端的第一前端表面，所述第一前端表面形成圆柱形的第一孔(2a)，所述第一孔(2a)具有与所述第一轴(2)的转动中心轴线不同的中心轴线；

所述第二轴(4)的前端的第二前端表面，所述第二前端表面形成圆柱形的第二孔(4a)，所述第二孔(4a)具有与所述第二轴(4)的转动中心轴线不同的中心轴线；以及

销(5)，所述销(5)分别插入穿过所述第一孔(2a)和所述第二孔(4a)，所述销(5)的插入穿过所述第一孔(2a)和所述第二孔(4a)的部分具有与所述第一孔(2a)和所述第二孔(4a)的内径相对应的、横截面为圆形的形状，并且所述销(5)相对于所述第一孔(2a)为压配合、而相对于所述第二孔(4a)为松配合，

其中，所述第一轴(2)的所述前端和所述第二轴(4)的所述前端二者都设置在共用式地支承所述第一轴(2)和所述第二轴(4)的轴承(7)内，

其中，所述轴承(7)是具有内圈(7a)和外圈(7b)的类型，

所述第一轴(2)的所述前端和所述第二轴(4)的所述前端二者都设置在所述内圈(7a)内，以及，

所述第一轴(2)和所述第二轴(4)中的一个相对于所述内圈(7a)为压配合，而所述第一轴(2)和所述第二轴(4)中的另一个相对于所述内圈(7a)为松配合。

2.根据权利要求1所述的轴联接装置，其中，

所述轴承(7)为如下的类型：其中，滚动元件(7c)插置在所述内圈(7a)与所述外圈(7b)之间，以及

压配合至所述内圈(7a)的所述第一轴(2)和所述第二轴(4)中的一个的所述前端被压配合至所述内圈(7a)、直到在转动中心轴线方向上超出所述滚动元件(7c)的中央位置的位置，

其中，所述第一轴为电机的轴，而所述第二轴为致动器的轴，

所述第一轴相对于所述轴承的所述内圈为松配合，而所述第二轴相对于所述轴承的所述内圈为压配合。