(三)发明内容
本发明的目的是设计一种消隙齿轮,该消隙齿轮由三片齿轮片组成,并有消隙机构将三片齿轮组合联接。该消隙齿轮在传动中,不仅具有消隙作用,还有作用力均衡,受力状态好,可靠性高的优点。
本发明设计的消隙齿轮,包括纵分的从动齿轮和消隙机构。与齿轮轴垂直的平面将一对啮合齿轮的从动轮纵分为三片齿轮片,两个外侧齿轮片的厚度相等,中间的齿轮片的厚度可根据传动状况和齿轮啮合区域来确定与外侧齿轮片厚度的比,中间齿轮片的厚度可为一个外侧齿轮片厚度的1.5~2.2倍,中间齿轮片左右端面有轮毂,可将另外2个齿轮片分别套在中间齿轮片左右侧的轮毂上,再用左右轮毂上的弹簧卡圈(或用螺钉等轴向定位的方法)将三片齿轮轴向定位(如图6所示);若三个齿轮片均无轮毂(如图2所示),可将它们相互叠加安装在轴上,通过轴向的弹簧卡圈(或用螺钉等轴向定位的方法)将三片齿轮轴向固定。
所述消隙机构安装于齿轮左右端面,中间齿轮片上开有4个连接孔,其中心线与齿轮中心轴线平行,4个连接孔的位置均布于同一分布圆上,或每2个(1对)分别均布于两个分布圆上,也可以根据齿轮的结构设计其分布位置。其分布圆的大小在齿轮结构允许的情况下,尽可能的大一点(这样其作用效果会更好)。所述连接孔为通孔(销孔)或螺纹丝孔。外侧的两片齿轮,每片上开有与中间齿轮片的连接孔相对应的通孔或腰形槽。
消隙机构包括螺纹连接部分和偏心部分组成,可以是带有螺纹的楔销(如图3所示)或带有螺纹的偏心销(如图7所示);也可以是由螺栓和楔块共同组成的结构(如图11所示)。销的长度或螺栓的杆部长度可根据使用的齿轮片厚度大小来设计,螺纹的长度根据使用情况设计。销或螺栓穿过外侧齿轮片上的通孔与中间齿轮片的通孔(如图2、图3所示)或中间齿轮上的螺纹丝孔相连接(如图7、图11所示)。偏心部分为楔销或偏心销或楔块,偏心部分夹在螺纹连接部分和外侧齿轮片的孔壁之间,当锁紧螺纹连接部分时,偏心部分对外侧齿轮片产生周向推力,如图4、图8、图12所示。这样使中间齿轮片与外侧齿轮片错齿。在由三个齿轮片组成的从动轮与主动齿轮啮合时,调整锁紧螺纹连接部分,使得中间齿轮片各齿的左侧和外侧两齿轮片各齿的右侧分别紧贴在主动齿轮各齿槽的右左两侧,消除了齿轮传动间隙。
所述消隙机构的另一方案为:中间齿轮片上开有4个腰形通孔(槽),其腰形通孔(槽)的中心线与齿轮中心轴线平行,其位置均布于同一分布圆上,或每2个(1对)分别均布于两个分布圆上,也可以根据齿轮的结构设计其分布位置。其分布圆的大小在齿轮结构允许(不与轮缘发生干涉)的情况下,尽可能的大一点(以使其作用效果更好)。外侧的两片齿轮,每个齿轮片上开有2对孔,孔的中心线与齿轮中心轴线平行,每一对孔包括一个螺纹孔和一个光孔,二孔的中心距为二孔的半径之和再加上3~10mm。二孔的直径均小于中间齿轮片腰形通孔(槽)的宽度,二孔的半径之和与二孔中心距的和小于中间齿轮片腰形通孔(槽)的长度,如图15所示。外侧齿轮片上的2对孔与中间齿轮片的腰形通孔(槽)位置相对应,并能与其配合使用。当外侧齿轮片叠放于中间齿轮片上,其2对孔所处的中心与对应的中间齿轮片的腰形通孔(槽)的中心重合。消隙机构包括压力螺栓和V形杠杆件。压力螺栓为沉头螺栓,与外侧齿轮片上的螺纹丝孔相连接,压力螺栓底端接同轴的小于螺栓本体直径的延伸杆,螺栓与延伸杆之间是一过度圆台,延伸杆的底端有直径稍大于延伸杆的杆脚。过度圆台、延伸杆和杆脚的总长度小于中间齿轮片厚度、且大于中间齿轮片厚度的1/2。其中延伸杆的长度为圆台高度的1~2倍,杆脚的长度为延伸杆长度的0.5~0.8倍。过度圆台与杆脚的作用是卡住V形杠杆件一端,以便控制V形杠杆件的移动。如图15所示,V形杠杆件的两臂顶端及底端(转角处)均为圆滑曲面,两臂夹角的大小在45°~60°之间,可根据齿轮的结构大小来设计选取。V形杠杆件卡在压力螺栓与外侧齿轮片的光孔壁、中间齿轮的腰形通孔(槽)侧壁之间,其短臂顶端抵于压力螺栓延伸杆上,其底端(转角处)抵于中间齿轮片的腰形通孔(槽)侧壁,其长臂顶端抵于外侧齿轮片的光孔壁,如图15所示。当压力螺栓在外侧齿轮片的螺孔中向内旋进时,压力螺栓上的过度圆台侧面下压V形杠杆件的短臂顶端,使V形杠杆件以抵于中间齿轮片的底端(转角处)为支点转动,从而使V形杠杆件的长臂顶端推动外侧齿轮片与中间齿轮片间产生相对转动,使二者错齿。在与主动齿轮啮合时,调整旋入压力螺栓,使中间齿轮片各齿的左侧和外侧两齿轮片各齿的右侧分别紧贴在主动齿轮各齿槽的右左两侧,消除了主动轮与从动轮的齿隙。
本发明消隙齿轮的有益效果是:1、克服了现有弹簧加载的双片齿轮消隙的不足,设计简单,结构简洁,易于制造,安装、使用及维护方便,制造和使用的成本降低;
2、对尺寸较小的齿轮或尺寸较大的齿轮非常适用。
3、齿轮在承受重载荷或冲击载荷的情况下,仍能保持齿轮的消隙性能。
4、三片齿轮传动时无偏作用力,作用力均衡,传动精度高效率高,使用寿命长。
(五)具体实施方式
实施例1
本消隙齿轮实施例1如图1、图2所示,包括纵分的从动齿轮和消隙机构。与轴线垂直的平面将从动轮纵分为三片齿轮片,外侧齿轮I(2)、外侧齿轮II(6)和中间的齿轮片(5),外侧齿轮I(2)与外侧齿轮II(6)的厚度相等,中间的齿轮片(5)的厚度为外侧齿轮片(2)厚度的2倍。无轮毂的中间齿轮片(5)与另外2个外侧齿轮片(2、6)安装在轴(3)上,轴上的左右弹簧卡圈(4)将三片齿轮(2、5、6)轴向定位,如图2所示。
所述消隙机构安装于中间齿轮片(5)的左右两侧,中间齿轮片(5)上有4个连接孔,孔的中心线与齿轮中心轴线平行,4个连接孔的位置均布于同一分布圆上,其分布圆的大小根据齿轮的结构设计为连接孔的中心至轮毂和至齿缘的距离相等,如图1所示。所述连接孔为通孔,其直径大小大于楔销(1)的直径2~4mm。外侧齿轮I(2)和外侧齿轮II(6),每片上开有与中间齿轮片(5)的连接孔相对应的通孔(或腰槽),其通孔直径大于中间齿轮上的连接通孔直径,如图2、图3所示。
如图2、图3所示,消隙机构是带有螺纹的楔销(1),其长度大于三个齿轮片叠加厚度的和,斜楔部分的长度大于外侧齿轮片的厚度,斜度为15°。楔销(1)穿过外侧齿轮片(2、6)上的通孔和中间齿轮片(5)的通孔,在另一侧用螺母(8)锁紧,防松垫圈(7)起到螺纹连接的防松作用。如图3、图4所示,当螺母(8)锁紧时,在中间齿轮片通孔的孔侧壁的作用下,楔销(1)的斜楔部分对外侧齿轮片的孔壁产生推力,使外侧齿轮片与中间齿轮片产生错齿。这样,在与主动齿轮啮合时,预紧四个楔销上的螺母(8),使中间齿轮片各齿的左侧和外侧两齿轮片各齿的右侧分别紧贴在主动齿轮各齿槽的右左两侧,消除了齿轮传动间隙。
实施例2
本消隙齿轮实施例2如图5、图6所示,其结构与实施例1相似,与轴线垂直的平面将从动轮纵分为三个齿轮片,外侧齿轮I(2)、外侧齿轮II(6)和中间的齿轮片(5),外侧齿轮I(2)与外侧齿轮II(6)的厚度相等,中间齿轮片(5)的厚度为外侧齿轮I(2)厚度的2倍。中间齿轮片(5)左右端有轮毂,2个外侧齿轮片(2,6)分别安装在中间齿轮片(5)的左右轮毂上,左右轮毂上的弹簧卡圈(4)将三个齿轮片轴向定位,如图6所示。
中间齿轮片(5)上有4个螺纹孔,螺孔的中心线与齿轮中心轴线平行,4个螺纹孔的位置均布于同一分布圆上,其分布圆的大小根据齿轮的结构设计为螺孔中心至轮毂和至齿缘的距离相等,如图5所示。两外侧齿轮片(2,6),每片上开有与中间齿轮片(5)的螺孔相对应的通孔,通孔的中心线与齿轮中心轴线平行,通孔的半径比偏心销(11)销头的半径大2~5mm,如图8所示。每个外侧齿轮片上的2通孔分别与中间齿轮片(5)的螺孔相对应,并能与其配合使用。当外侧齿轮片(2,6)叠放于中间齿轮片(5)上,其通孔中心与中间齿轮片(5)螺孔中心偏离0.5~2mm(或10~30倍的齿隙),如图6、图7、图8所示。
消隙机构为偏心销(11),偏心销(11)包括销头和带螺纹的销杆部分组成。其中带螺纹的销杆部分的长度为中间齿轮片(5)厚度的4/5。销头为与带螺纹的销杆体偏心的光滑圆柱,其销头的中心与带螺纹的销杆体的中心的偏心距离为1~3mm(或20~50倍的齿隙)。
所述消隙机构安装于中间齿轮片(5)的左右侧,偏心销(11)穿过外侧齿轮片的通孔与中间齿轮片(5)的螺纹丝孔相连。当转动偏心销(11)时,由于销头为与带螺纹的销杆体偏心的光滑圆柱,偏心销头对外侧齿轮片的孔壁产生周向推力,使中间齿轮片与外侧齿轮片产生错齿。在与主动齿轮啮合时,调整转动偏心销(11),使中间齿轮片(5)各齿的左侧和外侧两齿轮片(2,6)各齿的右侧分别紧贴在主动齿轮各齿槽的右左两侧,消除了齿轮传动间隙。
实施例3
本消隙齿轮实施例3如图9、图10所示,其结构与实施例2相似,与轴线垂直的平面将从动轮纵分为三个齿轮片,外侧齿轮I(2)、外侧齿轮II(6)和中间的齿轮片(5),外侧齿轮I(2)与外侧齿轮II(6)的厚度相等,中间齿轮片(5)的厚度为外侧齿轮I(2)厚度的2倍。中间齿轮片(5)左右端有轮毂,2个外侧齿轮片(2,6)安装在中间齿轮片(5)的左右轮毂上,轮毂上的弹簧卡圈(4)将三个齿轮片轴向定位,如图10所示。
所述消隙机构(1b)安装于中间齿轮片(5)的左右端,中间齿轮片(5)上4个连接孔的位置与实施例2相同,所述的连接孔为螺纹孔。外侧齿轮片(2,6)上的通孔位置也与实施例2相同,通孔为长腰形孔(槽),其短径处于齿轮片的径向,短径的大小大于螺栓(1b2)头的直径。腰形孔(槽)短径方向的两侧孔(槽)壁为与齿轮中心轴线平行的平面。腰形孔(槽)的长径与短径垂直,长径方向的一端孔(槽)壁为母线与中心轴线平行的内圆柱面,另一端为向下倾斜的内柱面,斜度为15°,如图11、图12所示。
消隙机构(1b)包括楔块(1b1)和螺栓(1b2)。螺栓(1b2)的螺纹部分长度为中间齿轮片厚度的2/3,靠近螺栓(1b2)头处为无螺纹的光杆部分,其长度等于楔块(1b1)的厚度。楔块(1b1)为与外侧齿轮片(2,6)上的腰形孔(槽)相配合使用,楔块(1b1)的短径小于腰形孔(槽)的短径1~3mm、楔块(1b1)的长径小于腰形孔(槽)的长径3~7mm。楔块(1b1)短径两端侧壁为与中心轴线平行的平面,长径一端为母线与中心轴线平行的外圆柱面,另一端为向下倾斜的外柱面,斜度为15°,如图11、图12所示。楔块(1b1)上开有垂直于上下面的一个通孔,通孔的直径大于螺栓(1b2)光杆部分直径0.5~1.5mm,通孔的中心与楔块(1b1)下底面的中心相重合,并保证螺栓(1b2)旋入中间齿轮片(5)的螺孔时,楔块(1b1)的倾斜外柱面能推动外侧齿轮片移动0.5~1mm。
螺栓(1b2)穿过楔块(1b1)的通孔,将楔块(1b1)套在螺栓(1b2)的光杆处,一并穿过外侧齿轮片(2)的通孔与中间齿轮片(5)上的螺纹孔相连。当螺栓(1b2)旋入中间齿轮片(5)的螺孔时,带动楔块(1b1)向下运动,在楔块(1b1)的倾斜柱面作用下,推动外侧齿轮片转动,从而使外侧齿轮片(2)与中间齿轮片(5)产生错齿。在与主动齿轮啮合时,调整锁紧螺栓(1b2),使中间齿轮片(5)各齿的左侧和外侧两齿轮片(2,6)各齿的右侧分别紧贴在主动齿轮各齿槽的右左两侧,消除了齿轮传动间隙。
实施例4
本消隙齿轮的实施例4如图13、图14所示,其结构与实施例2相似,与轴线垂直的平面将从动轮纵分为三个齿轮片,外侧齿轮I(2)、外侧齿轮II(6)和中间的齿轮片(5),外侧齿轮I(2)与外侧齿轮II(6)的厚度相等,中间的齿轮片(5)的厚度为外侧齿轮片(2)厚度的2倍。如图14所示。
中间齿轮片(5)上开有4个腰形通孔(槽),其腰形通孔(槽)的中心线与齿轮中心轴线平行,其位置均布于同一分布圆上,腰形通孔(槽)的中心线至轮毂和至齿缘的距离相等,如图13、图14所示,外侧的两片齿轮(2,6),每个齿轮片上开有2对孔,孔的中心线与齿轮中心轴线平行,每一对孔包括一个螺纹孔和一个光孔,二孔的中心距为二孔的半径之和再加上5mm,如图16所示。二孔的直径均小于中间齿轮片(5)腰形通孔(槽)的宽度,二孔的半径之和与二孔中心距的和小于中间齿轮片(5)腰形通孔(槽)的长度。每个外侧齿轮片上的2对孔与中间齿轮片(5)的腰形通孔(槽)相对应,并能与其配合使用。当外侧齿轮片(2,6)叠放于中间齿轮片(5)上时,其每对的二孔所处的中心与对应的中间齿轮片(5)的腰形通孔(槽)的中心相重合。
消隙机构(1b)包括压力螺栓(1c1)和V形杠杆件(1c2)。压力螺栓(1c1)为沉头螺栓,与外侧齿轮片(2,6)上的螺孔相配合。压力螺栓(1c1)底端接同轴的小于螺栓本体直径的延伸杆,如图15所示,螺栓与延伸杆之间是一过度圆台,延伸杆的底端有直径稍大于延伸杆的杆脚。圆台、延伸杆和杆脚的总长度小于中间齿轮片(5)厚度,并大于中间齿轮片(5)厚度的1/2。其中延伸杆的长度为圆台高度的2倍,杆脚的长度为延伸杆长度的0.5倍。
如图15所示,V形杠杆件(1c2),其短臂、长臂的顶端及底端(转角处)均为圆滑曲面,长短臂的夹角为45°。V形杠杆件(1c2)卡在压力螺栓(1c1)与外侧齿轮片的光孔壁、中间齿轮片(5)的腰形通孔(槽)侧壁之间。其短臂顶端抵于压力螺栓(1c1)延伸杆上,其底端(转角处)抵于中间齿轮片(5)的腰形通孔(槽)侧壁,其长臂顶端抵于外侧齿轮片的光孔壁,如图15所示。当压力螺栓(1c1)在外侧齿轮片的螺孔中向内旋进时,压力螺栓(1c1)上的圆台侧面下压V形杠杆件(1c2)的短臂顶端,使V形杠杆件(1c2)以抵于中间齿轮片(5)的底端为支点转动,从而使V形杠杆件(1c1)的长臂顶端推动外侧齿轮片与中间齿轮片间产生相对转动,使二者错齿。在与主动齿轮啮合时,调整旋入压力螺栓(1c1),使中间齿轮片(5)各齿的左侧和外侧两齿轮片(2,6)各齿的右侧分别紧贴在主动齿轮各齿槽的右左两侧,消除了齿轮传动间隙。
上述实施例,仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例,本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围之内。