CN102414457A

CN102414457A - 键结合机构

Info

Publication number: CN102414457A
Application number: CN2010800195353A
Authority: CN
Inventors: 细田茂
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2012-04-11
Also published as: WO2010128583A1; EP2428687A1; EP2428687A4; JPWO2010128583A1

Abstract

本发明提供一种键结合机构。该键结合机构用于在旋转轴与联轴器之间抑制由于微小的相对往返滑移运动而产生的磨损粉末所引发的微动磨损的扩展，从而提高耐久性。在用于与旋转轴(12)嵌合的联轴器(11)上形成联轴器侧键槽(14)。在旋转轴(12)上形成旋转轴侧键槽(15)。键(13)用于嵌入联轴器侧键槽(14)和旋转轴侧键槽(15)。在联轴器(11)中的与旋转轴(12)相对的内周(11a)设有形成为凹陷的凹部(16)，以使在联轴器(11)与旋转轴(12)之间产生的磨损粉末能够进入。

Description

键结合机构

技术领域

本发明涉及一种借助嵌入在分别形成于旋转轴及联轴器的键槽中的键将旋转轴和联轴器结合起来的键结合机构。

背景技术

以往，公知有借助嵌入在分别形成于旋转轴及联轴器的键槽中的键将旋转轴和联轴器结合起来的键结合机构(例如参照专利文献1)。如在专利文献1中公开的那样，在键结合机构中，旋转轴(输出轴20)和用于与该旋转轴嵌合的联轴器(旋转构件22)借助嵌入在分别形成于该旋转轴和联轴器的键槽(31、32)中的键(33)而相结合。在这种键结合机构中，在借助键而结合的旋转轴与联轴器之间，存在考虑到组装性而设置的微小的间隙，在传递旋转力时发生微小的相对往返滑移运动。因此，在键结合机构中，由于这种微小的滑移运动的反复进行而容易产生被称作微动磨损的表面损伤。另外，在专利文献1公开的键结合机构中，其目的在于，通过设置用于使经由形成在联轴器中的中空孔而供给到旋转轴与联轴器之间的润滑油强制循环的设备，提高润滑性而减少微动磨损。

专利文献1：日本特许第3192775号公报(第2页～第3页，图1)

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1公开的键结合机构中，通过设置用于使润滑油强制循环的附带设备，能够提高旋转轴与联轴器之间的润滑性，也能期待抑制微动磨损发生的效果。但是，由于在旋转轴与联轴器之间产生微小的相对往返滑移运动，因此在旋转轴与联轴器之间产生局部性的由划伤产生的微细的磨损粉末。而且，当产生磨损粉末时，该磨损粉末导致微动磨损扩展，此外，松动的产生导致机械精度的下降、功能的下降，也引起振动、噪声的问题。而且，由于磨损粉末的粘着，导致发生使键结合机构本身不能分解、修理的程度的破损。因而，存在如下问题，即，很难抑制由于微小的相对往返滑移运动而产生的磨损粉末所引发的微动磨损的扩展、键结合机构的耐久性的下降。另外，在进行润滑油的强制循环的情况下，也导致设备的复杂化及大型化。

本发明鉴于上述实际情况，目的在于提供一种键结合机构，该键结合机构能够在旋转轴与联轴器之间抑制由于微小的相对往返滑移运动而产生的磨损粉末所引发的微动磨损的扩展，从而能够提高耐久性。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明第1技术方案的键结合机构包括：联轴器，其用于与旋转轴嵌合；联轴器侧键槽，其形成于上述联轴器；旋转轴侧键槽，其形成于上述旋转轴；以及键，其用于嵌入在上述联轴器侧键槽和上述旋转轴侧键槽。而且，第1技术方案的键结合机构的特征在于，在上述联轴器中的与上述旋转轴相对的内周和上述旋转轴中的与上述联轴器相对的外周中的至少一者设有形成为凹陷的凹部，以使在上述联轴器与上述旋转轴之间产生的磨损粉末能够进入该凹部。

根据该技术方案，在旋转轴与联轴器之间，若在传递旋转力时发生微小的相对往返滑移运动而产生磨损粉末，则该磨损粉末进入并保持于形成在联轴器的内周及旋转轴的外周中的至少一者的凹部。因此，能够抑制由微小的相对往返滑移运动产生的磨损粉末导致联轴器的内周、旋转轴的外周被划伤，抑制由磨损粉末引发的微动磨损的扩展。而且，能够抑制由磨损粉末引发的松动的产生、以及由该松动引发的机械精度的下降、功能的下降，还能够抑制振动、噪声的产生。而且，由于还能够抑制磨损粉末的粘着，因此也能够抑制产生使键结合机构本身不能分解、修理的程度的破损。由此，能够提高键结合机构的耐久性。此外，由于在联轴器的内周及旋转轴的外周中的至少一者形成凹部，因此也无需导致复杂化及大型化的那样的附带设备，就能够利用简单的结构提高键结合机构的耐久性。

因而，根据该技术方案，能够提供能够在旋转轴与联轴器之间抑制由于微小的相对往返滑移运动产生的磨损粉末所引发的微动磨损的扩展、从而能够提高耐久性的键结合机构。

第2技术方案的键结合机构是在第1技术方案的键结合机构的基础上，其特征在于，上述凹部形成为槽状。根据该技术方案，由于凹部形成为槽状，因此磨损粉末容易进入到凹部内，而且一旦进入到凹部内的磨损粉末不易出去，因此能够进一步抑制磨损粉末划伤联轴器的内周及旋转轴的外周。此外，仅在联轴器的内周或旋转轴的外周形成槽，就能容易地进行供磨损粉末进入的凹部的加工。

第3技术方案的键结合机构是在第2技术方案的键结合机构的基础上，其特征在于，上述凹部形成为呈螺旋状延伸的槽状。根据该技术方案，由于形成为槽状的凹部呈螺旋状设置，因此能够实现使磨损粉末更加容易进入且不易出去的槽状的凹部的构造，从而能够进一步抑制磨损粉末划伤联轴器及旋转轴。此外，由于槽状的凹部形成为螺旋状，因此能够容易地加工在联轴器的内周或旋转轴的外周遍布周向及轴向高效地分散配置的槽状的凹部。

第4技术方案的键结合机构是在第1技术方案至第3技术方案中任一项的键结合机构的基础上，其特征在于，在上述凹部内配置有润滑剂。根据该技术方案，利用配置在凹部内的润滑剂，能够提高联轴器与旋转轴之间的润滑性而减少磨损粉末的产生，并且能够减少所产生的磨损粉末划伤联轴器及旋转轴的情况。此外，通过在凹部内配置润滑剂，能够使磨损粉末更容易进入凹部。

发明的效果

采用本发明，能够提供一种能够在旋转轴与联轴器之间抑制由于微小的相对往返滑移运动而产生的磨损粉末所引发的微动磨损的扩展、从而能够提高耐久性的键结合机构。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的键结合机构的剖视图。

图2是局部放大表示图1所示的键结合机构中的联轴器的内周中的轴向截面的一部分的放大剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明用于实施本发明的实施方式。本发明的实施方式能够作为借助嵌入在分别形成于旋转轴和联轴器的键槽中的键将旋转轴和联轴器结合起来的键结合机构而广泛地应用。例如能够广泛地应用在风车、机床、建筑机械和机器人等各种用途中。

图1是表示本发明的一实施方式的键结合机构1的剖视图、及表示键结合机构1的轴向的剖视图(图1的(a))和图1的(a)的A-A向视剖视图(图1的(b))。如图1所示，键结合机构1包括联轴器11、旋转轴12、键13、形成在联轴器11上的联轴器侧键槽14、以及形成在旋转轴12上的旋转轴侧键槽15等。

旋转轴12是例如构成为驱动电动机(未图示)的输出轴，形成为圆形截面的轴构件。在该旋转轴12的端部的外周12a处形成有1个沿轴向延伸的旋转轴侧键槽15。

联轴器11设置为用于与旋转轴12嵌合的短轴状的构件，在一个端部的外周形成有输出用的齿轮部11b，在另一个端部开设形成有嵌合孔11c。嵌合孔11c形成为用于与旋转轴12中的设有旋转轴侧键槽15的端部嵌合的圆形截面的孔。此外，在联轴器11中的内周11a形成有1个沿轴向延伸的联轴器侧键槽14，该联轴器11用于划分嵌合孔11c并且同与嵌合孔11c嵌合的旋转轴12相对。

键13设置为矩形截面且不具有坡度的平行键，形成为用于嵌入在旋转轴侧键槽15和联轴器侧键槽14中的键。在键13嵌入在旋转轴侧键槽15中的状态下，通过使旋转轴12与嵌合孔11c嵌合，而使键13也嵌入在联轴器侧键槽14中，如图1所示，旋转轴12和联轴器11借助键13结合起来。在如此构成的键结合机构1中，自旋转轴12输入的旋转力经由键结合部分传递到联轴器12，该旋转力自齿轮部11b输出到用于与该齿轮部11b啮合的另一齿轮(未图示)。另外，虽然在图1中未图示，也可以进一步设置用于自联轴器11的齿轮部11b侧沿中心线贯穿该齿轮部11b并与嵌合在嵌合孔11c中的旋转轴12的端部螺纹接合的螺栓构件，在轴向上进一步螺纹紧固旋转轴12和联轴器11。

图2是局部放大表示联轴器11的内周11a中的轴向的截面的一部分的放大剖视图。另外，在图2中，表示在轴向上的位置相对应的2个部分的缺口截面。如图2所示，在联轴器11的内周11a的周向上的除了设有联轴器侧键槽14的部分以外的整个圆周上，设有形成凹陷的凹部16，以使在联轴器11与旋转轴12之间产生的磨损粉末能够进入。该凹部16形成为呈螺旋状延伸的槽状，例如设置为通过进行内螺纹加工而形成的内螺纹槽。此外，在该凹部16内粘接配置有使用了石墨(graphite)、二硫化钼、聚四氟乙烯等的固体润滑剂。另外，作为润滑剂，可以使用固体润滑剂以外的润滑剂(例如润滑脂)，但在使用了固体润滑剂的情况下，与使用润滑脂的情况相比，由于不易流出，因此能够获得易于使润滑效果持续的效果。

根据以上说明的键结合机构1，在旋转轴12与联轴器11之间，若在旋转力传递时发生微小的相对往返滑移运动而产生磨损粉末，则该磨损粉末进入且保持在形成于联轴器11的内周11a处的凹部16内。因此，能够抑制因微小的相对往返滑移运动而产生的磨损粉末导致联轴器11的内周11a、旋转轴12的外周12a被划伤，抑制由磨损粉末引发的微动磨损的扩展。并且，能够抑制由磨损粉末引发的松动的发生、以及由该松动引发的机械精度的下降、功能的下降，也能够抑制振动、噪声的产生。而且，由于还能够抑制磨损粉末的粘着，因此也能够抑制发生使键结合机构1本身不能分解、修理的程度的破损。由此，能够提高键结合机构1的耐久性。此外，由于在联轴器11的内周11a处形成有凹部16，因此也无需导致复杂化及大型化的那样的附带设备，能够利用简单的结构提高键结合机构1的耐久性。

因而，根据本实施方式，能够提供可在旋转轴12与联轴器11之间抑制由于微小的相对往返滑移运动而产生的磨损粉末所引发的微动磨损的扩展、从而能够提高耐久性的键结合机构1。

此外，根据键结合机构1，由于凹部16形成为槽状，因此磨损粉末易于进入凹部16内，而且一旦进入到凹部16内的磨损粉末不易出去，因此能够进一步抑制磨损粉末划伤联轴器11的内周11a及旋转轴12的外周12a。另外，由于形成为槽状的凹部16设置为螺旋状，因此能够实现磨损粉末更加容易进入且不易出去的槽状的凹部16的构造。此外，仅在联轴器11的内周11a或旋转轴12的外周12a形成槽，就能容易地进行供磨损粉末进入的凹部16的加工。此外，由于槽状的凹部16形成为螺旋状，因此能够容易地加工在联轴器11的内周11a遍布周向及轴向高效地分散配置的槽状的凹部16。即，虽然也可以设置多个分别独立地形成的作为单独的槽的凹部，但通过形成连续地延伸的作为螺旋状的槽的凹部16，能够提高形成为高效地分散配置的槽状的凹部的加工性。

此外，根据键结合机构1，利用配置在凹部16内的润滑剂，能够提高联轴器11与旋转轴12之间的润滑性而减少磨损粉末的产生，并且能够减少所产生的磨损粉末划伤联轴器11和旋转轴12的情况。此外，通过在凹部16内配置润滑剂，能够使磨损粉末更容易进入凹部16内。

另外，本发明人对联轴器11的内周11a进行了精细螺纹加工，形成直径为28mm(M28)、螺距为1mm、螺纹等级为6G(公差等级为6，公差位置为G)的米制三角螺纹作为凹部16，进行了用于验证效果的试验。在用于验证效果的试验中，使用如下的试验装置：作为驱动侧使用电动机，并且作为负载侧使用液压马达，使电动机与旋转轴12侧相连结，使液压马达借助链式联轴器与联轴器11侧相连结。而且，关于形成有上述凹部16的键结合机构1、及未形成有凹部16的比较用的通常的键结合机构，以设定了预定的转矩、转速、运转时间等的试验运转条件运转并进行了实验。作为实验结果的评价，在试验运转结束后，在设有凹部16的键结合机构1和未设有凹部16的比较用的键结合机构中确认了联轴器11的内周11a及旋转轴12的外周12a的表面损伤的状况和机械精度。其结果，在比较用的键结合机构中确认了由于磨损粉末的产生引起的微动磨损所引发的表面损伤、以及认为难以继续使用的程度的机械精度的下降。另一方面，在设有上述凹部16的键结合机构1中，未发现由于磨损粉末的产生引起的微动磨损所引发的表面损伤，此外，只确认到了足够可继续使用的水平的轻度的机械精度的下降。

此外，本发明人通过试验可确认到：若凹部16中的距联轴器11的内周11a的槽的深度(在图2中是双向箭头B所示的深度尺寸)为0.04mm(40μm)以上，则能够充分地保持磨损粉末，从而能够抑制由磨损粉末的产生所引发的微动磨损的产生。此外，可确认到：若凹部16的槽的深度为0.14mm(140μm)以下，则能够充分地发挥抑制由磨损粉末引发的微动磨损的产生的效果，并且也是不会对旋转轴12与联轴器11的嵌合强度产生影响的水平。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，可以在权利要求所述的范围内进行各种变更而实施本发明。例如可以如下方式进行变更而实施本发明。

(1)在本实施方式中，以凹部形成于联轴器中的与旋转轴相对的内周而成的键结合机构为例进行了说明，但本发明也可以不是这种形态。即，也可以是凹部形成于旋转轴中的与联轴器相面对的外周而成的键结合机构，此外，也可以是凹部均形成于联轴器的内周及旋转轴的外周两者而成的键结合机构。

(2)在本实施方式中，以形成为螺旋状的槽状的凹部为例进行了说明，但本发明也可以不是这种形态，也可以形成形成为螺旋状以外的槽状(例如直线状的槽状)的凹部。此外，也可以设置多个分别独立地形成的作为单独的槽的凹部。此外，作为凹部，并不限于形成槽状，也可以形成为凹窝(dimple)状、通过实施粗糙面加工而形成的细小的凹部。另外，在通过实施粗糙面加工而形成凹部的情况下，例如可以将表面粗糙度设定为以中心线平均粗糙度(Ra)为5μm～20μm左右的高粗糙度从而形成凹部。此外，也可以形成多种凹部。例如，也可以通过在实施了上述粗糙面加工的表面上形成螺旋状的螺纹槽，而设置高粗糙度的凹部和螺纹槽的凹部。

(3)在本实施方式中，以将用于嵌入在联轴器侧键槽和旋转轴侧键槽中的键设置为平行键的情况为例进行了说明，但本发明也可以不是这种形态。例如也可以将键构成为锥形键、半月形键等。

产业上的可利用性

本发明能够广泛地应用为借助嵌入在分别形成于旋转轴和联轴器的键槽中的键将旋转轴和联轴器结合起来的键结合机构。

附图标记说明

1键结合机构；11联轴器；11a联轴器的内周；12旋转轴；12a旋转轴的外周；13键；14联轴器侧键槽；15、旋转轴侧键槽；16凹部。

Claims

1.一种键结合机构，包括：

联轴器，其用于与旋转轴嵌合；

联轴器侧键槽，其形成于上述联轴器；

旋转轴侧键槽，其形成于上述旋转轴；以及

键，其用于嵌入上述联轴器侧键槽和上述旋转轴侧键槽，其特征在于，

在上述联轴器中的与上述旋转轴相对的内周和上述旋转轴中的与上述联轴器相对的外周中的至少一者处设有形成为凹陷的凹部，以使在上述联轴器与上述旋转轴之间产生的磨损粉末能够进入该凹部。

2.根据权利要求1所述的键结合机构，其特征在于，

上述凹部形成为槽状。

3.根据权利要求2所述的键结合机构，其特征在于，

上述凹部形成为呈螺旋状延伸的槽状。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的键结合机构，其特征在于，

在上述凹部内配置有润滑剂。