CN102454712B - 轴向补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴向补偿装置。其包括安装在旋转轴上的旋转轮和补偿盘，所述旋转轴与所述旋转轮周向固定，所述旋转轴在所述旋转轮的两侧分别设置有用于限定所述旋转轮的轴向位置的第一轴向限位结构和第二轴向限位结构，所述补偿盘位于所述第一轴向限位结构和所述旋转轮之间，所述补偿盘上设置有弧形槽，所述弧形槽的深度是渐变的，所述旋转轮上设有盲孔，所述盲孔内设置有压缩弹性件，且所述弧形槽内容纳有滑动销。本发明的轴向补偿装置，能够在第一轴向限位结构与第二轴向限位结构之间的旋转轴因膨胀等原因伸长的情况下，补偿安装在旋转轴上的旋转轮的轴向偏移，使机械传动更加准确、可靠。

Description

轴向补偿装置

技术领域

本发明涉及轴向补偿装置，其能够补偿安装在旋转轴上的旋转轮等的轴向偏移，使机械传动更加准确、可靠。

背景技术

众所周知，在许多机械传动装置中，利用安装在旋转轴上的旋转轮传递动力和扭矩。通常，安装在旋转轴(主动轴或从动轴)上的旋转轮，例如齿轮、棘轮等，均要求具有准确的轴向位置，以便能够准确、可靠地传递动力和扭矩。然而，在旋转轴由于本身膨胀或者其它原因，造成旋转轮的轴向位置发生改变时，旋转轮的轴向位置也相应地发生改变。此时，如果不对该轴向偏移进行相应的补偿，则动力和扭矩的传递的效率将下降，甚至咬合、啮合不当。

因此，本领域技术人员需要一种能够快速对旋转轮的轴向偏移进行补偿的轴向补偿装置。

发明内容

本发明为解决传统机械传动装置中旋转轮因膨胀等伸长的技术问题，提供一种轴向补偿装置，其能够快速补偿安装在旋转轴上的旋转轮等的轴向偏移，使机械传动更加准确、可靠。

本发明解决上述技术问题采用以下技术方案。

轴向补偿装置，其包括安装在旋转轴上的旋转轮和补偿盘，所述旋转轴与所述旋转轮周向固定，在所述旋转轮的两侧分别设置有用于限定所述旋转轮的轴向位置的第一轴向限位结构和第二轴向限位结构，所述补偿盘位于所述第一轴向限位结构和所述旋转轮之间，所述补偿盘上设置有弧形槽，所述弧形槽的深度是渐变的，所述旋转轮上设有盲孔，所述盲孔内设置有压缩弹性件，且所述弧形槽内容纳有滑动销，所述滑动销的一端位于所述弧形槽的底部，另一端伸入所述盲孔抵压在所述压缩弹性件上。

作为本发明的优选技术方案，在上述的轴向补偿装置中，所述旋转轮为齿轮。

作为本发明的优选技术方案，在上述的轴向补偿装置中，所述旋转轮与所述旋转轴通过平键周向固定。

作为本发明的优选技术方案，在上述的轴向补偿装置中，所述第一轴向限位结构包括垫圈、弹性垫圈、螺栓，所述旋转轴端部设有螺纹孔，所述螺栓依次穿过所述弹性垫圈、所述垫圈与所述螺纹孔螺纹紧固，所述补偿盘位于所述垫圈与所述旋转轮之间。

作为本发明的优选技术方案，在上述的轴向补偿装置中，所述第二限位结构为一体设置于所述旋转轴的凸缘。

作为本发明的优选技术方案，在上述的轴向补偿装置中，所述压缩弹性件为压簧。

作为本发明的优选技术方案，在上述的轴向补偿装置中，所述补偿盘上设置有关于其中心对称的两个弧形槽，各弧形槽的侧壁所在的圆弧的中心与所述补偿盘的中心重合。

作为本发明的优选技术方案，在上述的轴向补偿装置中，所述旋转轮上一体地设置有空心轴，所述空心轴的轴线位于所述旋转轮的中心线上，所述补偿盘套设在所述空心轴上。

作为本发明的优选技术方案，在上述的轴向补偿装置中，所述旋转轴穿过空心轴与所述第一轴向限位结构的螺栓连接。

本发明的轴向补偿装置，包括安装在旋转轴上的旋转轮和补偿盘，所述旋转轴与所述旋转轮周向固定，所述旋转轴在所述旋转轮的两侧分别设置有用于限定所述旋转轮的轴向位置的第一轴向限位结构和第二轴向限位结构，所述补偿盘位于所述第一轴向限位结构和所述旋转轮之间，所述补偿盘上设置有弧形槽，所述弧形槽的深度是渐变的，所述旋转轮上设有盲孔，所述盲孔内设置有压缩弹性件，且所述弧形槽内容纳有滑动销，所述滑动销的一端位于所述弧形槽的底部，另一端伸入所述盲孔抵压在所述压缩弹性件上，所以在第一轴向限位结构与第二轴向限位结构之间的旋转轴因膨胀等原因伸长的情况下，该轴向补偿装置能够快速补偿旋转轮的轴向偏移，使机械传动更加准确、可靠。

通过结合附图，阅读以下对本发明的具体实施例的详细描述，可以进一步理解本发明的其它优点、特征以及方面。

附图说明

图1为作为本发明的优选实施例的机械传动装置的第一旋转轴侧的分解图；

图2为作为本发明的优选实施例的机械传动装置的截面示意图；

图3为作为本发明的优选实施例的机械传动装置的第二传动件的平面图；

图4为作为本发明的优选实施例的机械传动装置的第二旋转轴的平面图；

图5为本发明提供的一种优选轴向补偿装置的立体示意图；

图6为该轴向补偿装置的平面示意图；

图7为该轴向补偿装置的另一平面示意图；

图8为图7中A-A剖视图；

图9为该轴向补偿装置的再一平面示意图；

图10为图9中B-B剖视图；

图11为该轴向补偿装置的截面示意图；

图12为图11中C-C展开图；

附图标记说明

102  卡爪         104  第一传动件

106  第一旋转轴   108  键槽

110  齿轮         112  空心轴

114  压簧         116  滑动销

118  平键        120  补偿盘

122  垫圈        124  弹性垫圈

126  螺栓        1102 压簧孔

1022 第一凸起    1024 第二凸起

1026 第三凸起    1028 第四凸起

1041 第一圆柱    1042 第二圆柱

1043 第三圆柱    1044 第四圆柱

1045 第五圆柱    1046 第六圆柱

1202 弧形槽      1047 主体

204  第二传动件  2022 第一凹槽

2024 第二凹槽    2026 第三凹槽

2028 中间孔      1061 凸缘

2042 第七圆柱    2044 第八圆柱

2046 第九圆柱    2048 桥接件

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照图1至图12对本发明的机械传动装置的具体实施方式进行详细说明。本文中，相同附图标记表示相同组成部分。

如图1至4所示，本发明的机械传动装置包括第一旋转轴106和第二旋转轴202。第一旋转轴106和第二旋转轴202相互联接，从而传递动力和扭矩。另外，第一旋转轴106和第二旋转轴202分别与其它动力源或动力接收装置联接。在本发明的一个具体实施例中，第一旋转轴106作为电动车辆的变速器的一挡轴发挥作用，而第二旋转轴202作为动力源即电机的输出轴发挥作用。第一旋转轴106和第二旋转轴202与何种装置联接不受具体限制，可根据需要适当地设置。

其中，第一旋转轴106和第二旋转轴202中的一个可以为主动轴，另一个为从动轴。以下实施例中，第二旋转轴202作为主动轴发挥作用。另外，在第一旋转轴106的端部安装有第一传动件104，第一传动件104可带动第一旋转轴106旋转。在第二旋转轴202的端部安装有第二传动件204，第二旋转轴202可带动第二传动件204旋转。在传动过程中，所述第一传动件104与所述第二传动件204相互接触，而且，第二旋转轴202带动第二传动件204旋转，第二传动件204对第一传动件104施加作用力，进而驱动从动轴即第一旋转轴106同方向旋转，以下将对其工作原理进行详细说明。

如图1所示，第一旋转轴106的端部设有第一传动件104。而且，所述第一旋转轴106设有键槽108、卡爪102。其中，键槽108用于安装平键118。如图2所示，卡爪102包括一体地设于第一旋转轴106的第一凸起1022、第二凸起1024、第三凸起1026、以及位于中心的第四凸起1028。第四凸起1028如图6所示，基本呈圆柱形，并与第一旋转轴106同轴。第四凸起1028可以用于对第一传动件104的位置进行导正。第一凸起1022、第二凸起1024、第三凸起1026沿周向均匀分布。第四凸起1028位于第一凸起1022、第二凸起1024、第三凸起1026的中间。

第一旋转轴106的材料可以采用现有技术中旋转轴的材料，例如1Cr18Ni9Ti不锈钢、45号钢等。

如图2所示，第一传动件104包括第一圆柱1041、第二圆柱1042、第三圆柱1043、第四圆柱1044、第五圆柱1045、第六圆柱1046、以及主体1047。所述第一圆柱1041、第二圆柱1042形成第一传动子单元；第三圆柱1043、第四圆柱1044形成第二传动子单元；第五圆柱1045、第六圆柱1046形成第三传动子单元。所述第一传动子单元、所述第二传动子单元以及第三传动子单元沿周向均匀分布。而且，第一圆柱1041、第二圆柱1042、第三圆柱1043、第四圆柱1044、第五圆柱1045、第六圆柱1046分别与主体1047连接。主体1047中间具有孔，以便套设在第四凸起1028上。

如图2和图6所示，第一传动件104套设在所述第一旋转轴106的卡爪102上。具体而言，第一传动件104的主体1047所具有的孔与第四凸起1028配合。其中，所述第一传动子单元、所述第二传动子单元以及第三传动子单元分布在相邻的第一凸起1022、第二凸起1024、第三凸起1026之间形成空隙内。

在本发明的机械传动装置中，第一传动件104和第二传动件204为具有足够强度的弹性体，例如，一体成型的金属弹性体或非金属弹性体。当然，考虑到制造成本，优选的是，第一传动件104和第二传动件204的材料采用非金属弹性元件，例如橡胶、尼龙等。其在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但由于非金属弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于轻载和常温的场合。所述第一传动件104为一体成型件。优选的是，所述第一传动件104通过注塑一体成型。在本实施例中，所述第一传动件104的材料为尼龙。例如，第一传动件104的材料可以选用上海德胜塑料厂生产的尼龙棒材。在本发明的其它实施例中，所述第一传动件104的材料为增强塑料。应清楚，增强塑料是指含有增强材料的塑料。其中，增强塑料采用的热固性树脂有：不饱和聚酯、酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、三聚氰胺-甲醛树脂；采用的热塑性树脂有：聚酰胺、氟树脂、聚碳酸酯、聚砜、丙烯酸类树脂(丙烯酸或甲基丙烯酸及其酯类的聚合物)、聚甲醛、ABS树脂、聚乙烯和聚丙烯等。所用增强材料有金属材料、非金属材料和高分子材料。

由于第一传动件104为注塑成型件，其材料为尼龙或增强塑料等，所以能够便于批量制造，且价格低廉，更换方便。

如图3所示，第二传动件204具有第七圆柱2042、第八圆柱2044、第九圆柱2046以及桥接件2048。第七圆柱2042、第八圆柱2044、第九圆柱2046沿周向均匀分布。而且，第七圆柱2042、第八圆柱2044、第九圆柱2046分别与第一传动子单元、第二传动子单元、第三传动子单元相配合。例如，第七圆柱2042与第一传动子单元配合，而且，在装配状态下，第三传动件204的第七圆柱2042位于第一传动件104的第一圆柱1041与第二圆柱1042之间。这样，第一圆柱1041或第二圆柱1042便可对第七圆柱2042施力，带动其同方向旋转。

图4显示了第二旋转轴202的横截面的形状。该第二旋转轴202具有中间孔2028、第一凹槽2022、第二凹槽2024以及第三凹槽2026。其中，第一凹槽2022、第二凹槽2024以及第三凹槽2026分别与中间孔2028连通。而且，第一凹槽2022、第二凹槽2024以及第三凹槽2026沿周向均匀分布。具体而言，第七圆柱2042、第八圆柱2044、第九圆柱2046分别布置在第一凹槽2022、第二凹槽2024以及第三凹槽2026内。如图2所示，第七圆柱2042、第八圆柱2044、第九圆柱2046分别与第一凹槽2022、第二凹槽2024以及第三凹槽2026形状相应。而且，第七圆柱2042、第八圆柱2044、第九圆柱2046可以分别与相应的第一凹槽2022、第二凹槽2024以及第三凹槽2026之间存在一定的间隙。

第二旋转轴202的材料可以采用现有技术中旋转轴的材料，例如1Cr18Ni9Ti不锈钢、45号钢等。

而且，与所述第一传动件104相同，第二传动件204也为一体成型件。优选的是，所述第二传动件204通过注塑一体成型。在本实施例中，所述第二传动件204的材料可以为非金属弹性元件，例如橡胶、尼龙等。例如，第二传动件204的材料可以选用上海德胜塑料厂生产的尼龙棒材。在本发明的其它实施例中，所述第二传动件204的材料为增强塑料。应清楚，增强塑料是指含有增强材料的塑料。其中，增强塑料采用的热固性树脂有：不饱和聚酯、酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、三聚氰胺-甲醛树脂；采用的热塑性树脂有：聚酰胺、氟树脂、聚碳酸酯、聚砜、丙烯酸类树脂(丙烯酸或甲基丙烯酸及其酯类的聚合物)、聚甲醛、ABS树脂、聚乙烯和聚丙烯等。所用增强材料有金属材料、非金属材料和高分子材料。

由于第二传动件204为注塑成型件，其材料为尼龙或增强塑料等，所以能够便于批量制造，且价格低廉，更换方便。

在本发明的机械传动装置的一个实施例中，第一传动件104和第二传动件204均为尼龙一体成型件。第一传动件104包括六个尼龙圆柱即第一圆柱1041、第二圆柱1042、第三圆柱1043、第四圆柱1044、第五圆柱1045、第六圆柱1046，以及尼龙制主体1047。而第二传动件204包括三个尼龙圆柱即第七圆柱2042、第八圆柱2044、第九圆柱2046，以及尼龙制的桥接件2048。这样，第一旋转轴106与第二旋转轴202之间的配合为相对柔性配合。

本发明的机械传动装置可以实现传递扭矩的作用，由于第一传动件104嵌套在第一旋转轴106的卡爪102上，且它们之间为间隙配合，容易拆卸。在传动过程中，第一传动件104与第二传动件204可进行各种扭矩的传递，而且它们之间为三面接触，能保证传递的准确性。另外，面与面之间没有很大的摩擦，使用寿命长。

在实际的连接中，第一传动件104与第二传动件204之间的面接触为柔性接触，传递动力和扭矩时，不会产生噪音。另外，第一传动件104与第二传动件204的制造成本低，便于更换。

本发明的机械传动装置的缺点是在传力时可能由于第一传动件104与第二传动件204的材料的原因，导致传动的精度稍低，不能在要求非常高的传递精度的场合应用。换言之，考虑到传递精度，本发明的机械传动装置，尤其适用于低速、轻载和常温的场合。例如，本发明的机械传动装置，尤其适用于旋转轴的转速在5000RPM以下的设备。

如上所述，采用本发明的机械传动装置，能够在很大程度上降低机械连接的传递噪音，拆卸更换方便，大幅度降低生产成本。而且传递动力和扭矩的精度不会比刚性传递差，可以广泛在各个行业应用。

下面结合图1至图12介绍本发明的轴向补偿装置的一个优选实施方式。

如图1所示，轴向补偿装置包括安装在第一旋转轴106上的齿轮110和补偿盘120。其中，第一旋转轴106作为旋转轴发挥作用；齿轮110作为旋转轮发挥作用。而且，第一旋转轴106与所述齿轮110周向固定。所述第一旋转轴106在所述齿轮110的两侧分别设置有第一轴向限位结构和第二轴向限位结构。第一轴向限位结构和第二轴向限位结构用于限定所述齿轮110的轴向位置，防止其轴向移动。其中，所述补偿盘120位于所述第一轴向限位结构和所述齿轮110之间。在本实施例中，如图10所示，第二限位结构1061为一体设置于所述第一旋转轴106上的凸缘。然而，第二限位结构可以不限于此，可以为其它公知结构。

所述补偿盘上设置有弧形槽1202，所述弧形槽1202的深度是渐变的。所述齿轮110上设有盲孔，即压簧孔1102。所述压簧孔1102内设置有压缩弹性件即压簧114。且所述弧形槽内容纳有滑动销116。所述滑动销116的一端位于所述弧形槽1202的底部，另一端伸入所述压簧孔1102抵压在所述压簧114上。

具体而言，如图1所示，第一旋转轴106与齿轮110通过平键118周向固定联接。因此，第一旋转轴106的动力和扭矩可传递至齿轮110。另外，齿轮110与另一齿轮(未图示)啮合，以便将第一旋转轴106的动力和扭矩传递给该另一齿轮。然而，如果齿轮110发生轴向偏移，则会严重影响齿轮110与所述另一齿轮的啮合，不利于动力和扭矩的准确传递。造成齿轮110发生轴向偏移的原因，例如为第一旋转轴106因温度上升的膨胀。以下将详细说明该轴向补偿装置的结构，以及该轴向补偿装置补偿该齿轮110的轴向偏移距离的工作原理。

首先结合图1介绍该轴向补偿装置的组成部分。该轴向补偿装置包括齿轮110、空心轴112、压簧114、滑动销116、补偿盘120、垫圈122、弹性垫圈124、以及螺栓126。齿轮110与空心轴112是一体的。补偿盘120套设在所述空心轴112上。齿轮110与所述第一旋转轴106通过平键118和键槽108周向固定，但齿轮110与所述第一旋转轴106之间可发生轴向相对移动。所述第一旋转轴106的平键108侧的部分穿过所述齿轮110，而且插设在所述空心轴112内。所述第一旋转轴106的端部开有螺纹孔。

如上所述，补偿盘120套设在所述空心轴112上；所述第一旋转轴106插设与所述空心轴112内，而且，所述第一旋转轴106的端部开有螺纹孔。其中，所述第一旋转轴106的端部还紧固有垫圈122。所述垫圈122通过螺栓126与螺纹孔的螺纹配合而固定在所述第一旋转轴106的端部。其中，弹性垫圈124的作用是提高紧固性能。当然，也可以不设置弹性垫圈124。这样，在第一旋转轴106的轴向方向上，补偿盘120的一侧由垫圈122限定，另一侧由齿轮110限定。

如图10和图11所示，在所述齿轮110上设有两个压簧孔1102。两个压簧孔1102内分别放置有一个处于压缩状态的压簧114。

此外，如图10至图12所示，在补偿盘120与齿轮110相对的一侧，补偿盘120上设置有两个弧形槽1202。该弧形槽1202的位置和形状如图11所示。该两个弧形槽1202关于补偿盘120的中心对称布置。而且，该弧形槽1202的侧壁所在的圆弧的中心与补偿盘120的中心重合。该两个弧形槽1202的宽度不变，稍大于滑动销116的直径。应看出，该两个弧形槽1202的深度是渐变的，如图12所示，图12为图11中沿线C-C的展开图。在本实施例中，该两个弧形槽1202在与压簧孔1102相对的地方深度最大，而且，滑动销116的大半部分位于该弧形槽1202内，其余部分位于所述压簧孔1102内。此时，滑动销116施力，压缩压簧114。因此，垫圈122、补偿盘120、齿轮110之间存在相互抵压的作用力。

如图10所示，当在第一轴向限位结构与第二轴向限位结构之间的第一旋转轴106(有时也称旋转轴)因温度升高而膨胀等原因伸长的情况下，所述齿轮110与所述补偿盘120之间多出一定的间隙。此时，所述压簧114会对滑动销116施加作用力，使得滑动销116在所述弧形槽1202内朝深度较小的地方滑动，同时补偿盘120旋转一定的角度而轴向偏移一定距离，齿轮110位置不动。由此，能够防止齿轮110的轴向偏移，使得齿轮110的啮合能够更加准确和可靠。

由于补偿盘120上开有对称的四分之一弧形的渐变的轮廓轨道即弧形槽1202，所以在齿轮110发生轴向偏移时，滑动销116会在设于齿轮110的压簧孔1102内的压簧114的压力作用下而沿着弧形轨道滑动，而齿轮110在轴向上的行程可以按照所述滑动销116在弧形槽1202上的行程进行轴向距离补偿。也就是说，能够通过设定弧形槽1202的深度和渐变形式来补偿齿轮110轴向上的偏移，使得齿轮110的位置保持不动。虽然本发明的具体实施例中，该两个弧形槽1202在与压簧孔1102相对的地方深度最大，但是也可以将弧形槽1202的深度设置成中间深两边浅的形式，即：其根据具体情况设定，不受该具体实施例的限制。

在装配时，先将齿轮110安装到第一旋转轴106上，然后将压簧114放进所述齿轮110的压簧孔1102中，此处，可以根据传动力的大小选择刚度系数适当的压簧；之后将插设有滑动销116的补偿盘120套进齿轮110上的空心轴112，使压簧114与滑动销116对齐；然后，安装平键118，并安装垫圈112、弹性垫圈124及螺栓126，从而固定保证第一旋转轴106、补偿盘120、齿轮110为轴向约束的整体。

其中，齿轮110与第一旋转轴106之间用周向对称的两个平键118周向固定，从而能够进行传动。另外，所述补偿盘120的端面用螺栓126、弹性垫圈124、垫圈122进行轴向约束。而且，轴向距离补偿还能够防止齿轮110在周向逆向旋转。其原因在于，轴向的窜动会使滑动销116沿着旋转轨迹滑动，而且轴向窜动所造成的直线移动距离比沿螺旋线移动的距离大，而且螺旋线轨迹是渐变的。

本领域技术人员容易知道，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围由权利要求书确定。

Claims (9)

1.轴向补偿装置，其特征在于，包括安装在旋转轴上的旋转轮和补偿盘，所述旋转轴与所述旋转轮周向固定，在所述旋转轮的两侧分别设置有用于限定所述旋转轮的轴向位置的第一轴向限位结构和第二轴向限位结构，所述补偿盘位于所述第一轴向限位结构和所述旋转轮之间，

所述补偿盘上设置有弧形槽，所述弧形槽的深度是渐变的，

所述旋转轮上设有盲孔，所述盲孔内设置有压缩弹性件，且所述弧形槽内容纳有滑动销，所述滑动销的一端位于所述弧形槽的底部，另一端伸入所述盲孔抵压在所述压缩弹性件上。

2.根据权利要求1所述的轴向补偿装置，其特征在于，所述旋转轮为齿轮。

3.根据权利要求2所述的轴向补偿装置，其特征在于，所述旋转轮与所述旋转轴通过平键周向固定。

4.根据权利要求3所述的轴向补偿装置，其特征在于，所述第一轴向限位结构包括垫圈、弹性垫圈、螺栓，所述旋转轴端部设有螺纹孔，所述螺栓依次穿过所述弹性垫圈、所述垫圈与所述螺纹孔螺纹紧固，所述补偿盘位于所述垫圈与所述旋转轮之间。

5.根据权利要求4所述的轴向补偿装置，其特征在于，所述第二限位结构为一体设置于所述旋转轴的凸缘。

6.根据权利要求5所述的轴向补偿装置，其特征在于，所述压缩弹性件为压簧。

7.根据权利要求6所述的轴向补偿装置，其特征在于，所述补偿盘上设置有关于其中心对称的两个弧形槽，各弧形槽的侧壁所在的圆弧的中心与所述补偿盘的中心重合。

8.根据权利要求7所述的轴向补偿装置，其特征在于，所述旋转轮上一体地设置有空心轴，所述空心轴的轴线位于所述旋转轮的中心线上，所述补偿盘套设在所述空心轴上。

9.根据权利要求8所述的轴向补偿装置，其特征在于，所述旋转轴穿过空心轴与所述第一轴向限位结构的螺栓连接。

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