CN216143058U - 齿轮箱的齿轮轴及包括该齿轮轴的齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种齿轮箱的齿轮轴(10)，其包括具有多个齿(25)的带齿轴段(20)和位于其轴向两侧的第一光滑轴段(30)和第二光滑轴段(40)，所述多个齿(25)限定出齿顶圆外径(D)，第一和第二光滑轴段分别包括具有第一外径(D1)和第二外径(D2)的第一轴承部段(32)和第二轴承部段(42)，还包括分别将所述第一和第二轴承部段与带齿轴段(20)间隔开的第一周向槽(35)和第二周向槽(45)，其中第一外径(D1)和第二外径(D2)小于齿顶圆外径(D)并且与齿顶圆外径(D)的差均不大于4mm。本实用新型还提供了一种包括上述齿轮轴的齿轮箱。

Description

齿轮箱的齿轮轴及包括该齿轮轴的齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及一种齿轮箱的齿轮轴，以及包括此齿轮轴的齿轮箱。

背景技术

齿轮箱(或减速机)是一种常见的动力传输机构，应用范围广泛，几乎在各式机械的传动系统中都存在，诸如船舶、汽车等的交通工具，建筑用重型机具，或者机械工业用加工机具及自动化生产设备等等。

齿轮轴是齿轮箱中常见的构成部件。在齿轮箱中，齿轮轴一般通过轴承支撑，而轴承通常设置于齿轮轴的带齿轴段的轴向两侧。

实际应用中，考虑到齿轮箱的设计、采购、物流、售后服务等各方面的因素，一般会按照轴承的规格，将整个齿轮箱的速比范围的传动轴系划分为多个速比段，每一个速比段使用同一型号的轴承。同一个速比段中，当速比较小时，齿轮轴的齿顶尺寸较大，与齿部相邻的轴段可以直接用作轴承的挡肩对轴承进行轴向定位。但是，当速比增大时，齿轮轴的齿顶尺寸减小，与齿部相邻的轴肩不足以为轴承提供轴向止挡作用，所以上述轴承定位方式不再适用。

希望能够解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是改进齿轮轴的结构，使其能够更好为轴承提供轴向止挡或定位作用。

为实现此目的，提供了一种齿轮箱的齿轮轴，其限定出沿着齿轮轴的中心轴线延伸的轴向方向和围绕着轴向方向的周向方向，所述齿轮轴包括带齿轴段和位于带齿轴段的轴向方向上两侧的第一光滑轴段和第二光滑轴段，在所述带齿轴段上设置有在周向方向上均布的多个齿，所述多个齿中的每一个齿在轴向方向伸长，所述带齿轴段具有通过所述多个齿限定出的齿顶圆外径，其中，第一光滑轴段和第二光滑轴段分别包括与所述带齿轴段相邻并且分别具有第一外径和第二外径的第一轴承部段和第二轴承部段，还包括分别将所述第一轴承部段和第二轴承部段与所述带齿轴段间隔开的第一周向槽和第二周向槽，其中所述第一外径和第二外径小于所述齿顶圆外径并且与所述齿顶圆外径的差均不大于4mm。

在一个实施例中，所述第一周向槽和第二周向槽的轴向宽度为2～5mm。在一个实施例中，所述第一周向槽和第二周向槽相对于外径较小的相邻轴段的深度为1～3mm。

在一个实施例中，所述第一光滑轴段和第二光滑轴段之一或两者在轴向方向上还包括除第一轴承部段和第二轴承部段之外的长度段。

在一个实施例中，所述多个齿的轴向延伸长度小于所述带齿轴段的轴向延伸长度，所述带齿轴段在所述多个齿的轴向延伸范围的轴向一侧或两侧上包括过渡段，所述过渡段的外径于相邻的轴承部段的外径相等或不等。

在一个实施例中，所述齿是斜齿。

在一个实施例中，所述齿轮轴还包括位于所述第一光滑轴段或第二光滑轴段轴向外侧的驱动轴段，所述驱动轴段具有沿着轴向方向伸长的至少一个键槽。

本实用新型还提供了一种齿轮箱，其包括：上述齿轮轴；分别安装在所述第一轴承部段和第二轴承部段上的第一轴承和第二轴承；以及分别安装在第一周向槽和第二周向槽内的第一轴向止挡构件和第二轴向止挡构件。

在一个实施例中，所述第一轴承和第二轴承是调心滚子轴承或圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承。

在一个实施例中，所述第一轴向止挡构件和第二轴向止挡构件之一或两者是卡簧或卡环。

在一个实施例中，在所述第一轴承和第一轴向止挡构件之间以及在所述第二轴承和第二轴向止挡构件之间分别设置套装在第一轴承部段和第二轴承部段上的第一支撑环和第二支撑环。

在一个实施例中，所述第一支撑环和第二支撑环的外径大于所述第一轴向止挡构件和第二轴向止挡构件的外径。

本申请的齿轮轴，通过提供用于安装卡簧或轴环等轴向止挡构件的周向槽，对齿轮轴上的轴承提供了可靠的轴向定位效果。这为同一速比段中偏大速比的齿轮轴提供一种新型结构；此种结构的齿轮轴，可以选用偏大型号的轴承，大大提高轴承寿命，提高产品的市场竞争力。此外，在与轴承、卡簧等部件装配时操作简单，可操作性强。

附图说明

图1是根据本实用新型构造的用于齿轮箱的齿轮轴的结构图。

图2是包括图1的齿轮轴的齿轮箱的一部分的结构图。

具体实施方式

下面参考图1和2详细描述本实用新型的原理。

图1的齿轮轴用附图标记10表示，其限定出沿着中心轴线的轴向方向Z和围绕着中心轴线的周向方向。齿轮轴10包括带齿轴段20和在轴向方向Z的两侧上与带齿轴段20连接的第一光滑轴段30和第二光滑轴段40。

带齿轴段20在其外表面上形成有沿周向方向均布的多个齿25，每个齿25沿轴向方向Z伸长。带齿轴段20具有通过所述多个齿25限定的齿顶圆外径D。如图所示，齿25可以是、但不仅限于斜齿。

本申请中，术语“光滑轴段”是相对于术语“带齿轴段”而言的，仅仅是指在此轴段的外周面上没有类似于齿25的齿，但不排除具有为其他目的设置或提供的其它特征。

第一光滑轴段30和第二光滑轴段40分别位于带齿轴段20的轴向方向上Z上的两侧，分别包括与带齿轴段20相邻并且具有第一外径D1和第二外径D2的第一轴承部段32和第二轴承部段42。第一轴承部段32和第二轴承部段42的第一外径D1和第二外径D2优选如图所示相同，根据实际情况也可以不同。第一外径D1和第二外径D2与带齿轴段20的齿顶圆外径D的差均不大于5mm，优选不大于4mm，最优选不大于3mm。

在相邻的带齿轴段20和第一轴承部段32之间、以及在相邻的带齿轴段20和第二轴承部段42之间分别设置第一周向槽35和第二周向槽45。第一周向槽35和第二周向槽45分别构造成用于安装本领域内任何已知的轴向止挡构件，例如卡簧、轴环、卡环、或轴向定位环等。

在图示的实施例中，第一周向槽35和第二周向槽45的轴向宽度为2～5mm，优选大约3mm。第一周向槽35和第二周向槽45的深度可以为1～3mm，优选大约2mm。此深度为相对于具有较小外径的相邻轴段而言，例如相对于第一轴承部段32和第二轴承部段42而言，从其外周面凹陷到齿轮轴10内的尺寸。

除第一轴承部段32和第二轴承部段42之外，第一光滑轴段30和第二光滑轴段40之一或者两者可以包括附加或用于其它功能的长度段。例如，在图示实施例中，如图2，第二光滑轴段40可以包括位于第二轴承部段42轴向外侧(远离带齿轴段20的一侧)的附加长度段43，用于其它功能。可以设想，第一轴承部段32和第二轴承部段42的附加或用于其它功能的长度段(如果存在的话)可以具有与相邻的轴承部段相等或不等的外径。例如，图示的长度段43与第二轴承部段42的外径相等。

另外，在图示实施例中，带齿轴段20的轴向延伸长度大于齿25的轴向延伸长度，即带齿轴段20包括除齿25的轴向延伸范围之外的过渡段，例如分别位于齿25轴向两侧的第一过渡段和第二过渡段22和24。第一过渡段和第二过渡段22和24的外径可以小于齿25限定的齿顶圆外径D。例如，第一过渡段和第二过渡段22和24的外径可以分别与相邻的第一轴承部段32和第二轴承部段42的外径相等，但本领域内技术人员理解这不是必须的。

可选地，在图示的实施例中，还示出齿轮轴10可以包括驱动轴段50，例如在齿轮轴10用作被马达输出轴直接驱动的输入轴的应用中，例如用作输入齿轮轴。驱动轴段50可以位于第一光滑轴段30和第二光滑轴段40中任一者的轴向外侧，并且形成有沿着轴向方向Z伸长的至少一个键槽55，例如可以具有在周向方向上相反布置的两个或更多个键槽。

在一个实施例中，驱动轴段50的外径小于相邻的光滑轴段(例如，图示中为第二光滑轴段40)的外径，以形成轴肩52。

图2示出了齿轮轴10上装配有轴承的情形。如图所示，第一轴承60和第二轴承70分别安装于齿轮轴10的第一光滑轴段30的第一轴承部段32和第二光滑轴段40的第二轴承部段42上。第一轴向止挡构件80和第二轴向止挡构件90分别卡合在第一周向槽35和第二周向槽45内，因而分别位于第一轴承60和带齿轴段20之间以及第二轴承70和带齿轴段20之间。可以用作第一轴向止挡构件80和第二轴向止挡构件90的例子包括、但不限于卡环、卡簧(图示实施例中为卡簧)、轴环等任何本领域内已知的轴向止挡构件。卡簧可以是完整的环形形式，卡簧或轴环等可以是具有裂口的环形一部分的形式。

在图2的实施例中，还示出第一轴承部段32上还装配有位于第一轴承60和第一周向槽35中的第一轴向止挡构件80之间并且外径相较于第一轴向止挡构件80的外径更大的第一支撑环65，并且第二轴承部段42上还装配有位于第二轴承70和第二周向槽45中的第二轴向止挡构件90之间并且外径相较于第二轴向止挡构件90的外径更大的第二支撑环75。

例如，如图所示，第一轴承60和第二轴承70可以是调心滚子轴承或圆锥滚子轴承或圆柱滚子，能够承受作用轴向力。此轴向力可以是由于被形成为斜齿的齿25与配对齿啮合产生的轴向力，也可能是其它构件作用在轴承外圈上产生的轴向力，亦或者任何其他原因在轴承60和/或轴承70上产生的轴向力。

此时，在第一轴承60和第二轴承70承受轴向力的情况下，第一轴向止挡构件80和第二轴向止挡构件90仍能够为相应轴承提供足够的轴向定位，而不至于由于带齿轴段20和安装该轴承的光滑轴段的外径相差太小、而无法为轴承提供轴向固定进而导致轴承移位。

如图所示，卡簧和支撑环组合使用能够提升对轴承进行轴向定位的强度，特别是单独使用卡簧无法满足强度要求时。本领域内技术人员应理解，在单独使用卡簧能够满足强度要求的情况下，可以省略第一和第二支撑环之一或两者。

如上述参考附图描述的本实用新型的齿轮轴结构尤其应用于具有偏大速比的齿轮箱，能够降低采购成本；只需在齿轮轴上加工周向槽即可，加工工艺简单、成本低。如果使用的轴承为调心滚子轴承，所述周向槽只需粗车工序加工即可；如果使用的轴承为圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承，则在热处理后采用精车工序完成所述周向槽的加工。当如图所示齿顶圆外径与轴承内径(即轴承部段外径)非常接近、因而无法使用齿轮轴上的轴肩为轴承提供轴向定位时，此齿轮轴结构非常具有优势。

使用卡簧来为齿轮轴上的轴承进行轴向定位，为同一速比段中偏大速比的齿轮轴提供了一种新型的选择。这种结构的齿轮轴可以与偏大型号的轴承一起使用，能够提高轴承寿命，提高产品的市场竞争力。

在应用到齿轮箱中时，与轴承以及卡簧或者卡簧和支撑环组合的装配过程简单，可操作性强，使得采用这种齿轮轴结构的齿轮箱(无论是单级还是多级)市场竞争力都得到提升。

上面参考附图描述了本申请的示例性实施例，并非全部实施例。在不偏离由权利要求书限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对上述实施例的细节或形式进行省略、修改、添加等，如此获得的新的结构也在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种齿轮箱的齿轮轴(10)，其限定出沿着齿轮轴的中心轴线延伸的轴向方向(Z)和围绕着轴向方向(Z)的周向方向，所述齿轮轴(10)包括带齿轴段(20)和位于带齿轴段(20)的轴向方向(Z)上两侧的第一光滑轴段(30)和第二光滑轴段(40)，在所述带齿轴段(20)上设置有在周向方向上均布的多个齿(25)，所述多个齿中的每一个齿在轴向方向(Z)伸长，所述带齿轴段(20)具有通过所述多个齿(25)限定出的齿顶圆外径(D)，

其特征在于：第一光滑轴段(30)和第二光滑轴段(40)分别包括与所述带齿轴段(20)相邻并且分别具有第一外径(D1)和第二外径(D2)的第一轴承部段(32)和第二轴承部段(42)，还包括分别将所述第一轴承部段(32)和第二轴承部段(42)与所述带齿轴段(20)间隔开的第一周向槽(35)和第二周向槽(45)，其中所述第一外径(D1)和第二外径(D2)小于所述齿顶圆外径(D)并且与所述齿顶圆外径(D)的差均不大于4mm。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱的齿轮轴(10)，其特征在于，所述第一周向槽(35)和第二周向槽(45)的轴向宽度为2～5mm，和/或所述第一周向槽和第二周向槽相对于外径较小的相邻轴段的深度为1～3mm。

3.根据权利要求1所述的齿轮箱的齿轮轴(10)，其特征在于，所述第一光滑轴段(30)和第二光滑轴段(40)之一或两者在轴向方向(Z)上还包括除第一轴承部段(32)和第二轴承部段(42)之外的长度段(43)。

4.根据权利要求1所述的齿轮箱的齿轮轴(10)，其特征在于，所述多个齿(25)的轴向延伸长度小于所述带齿轴段(20)的轴向延伸长度，所述带齿轴段(20)在所述多个齿(25)的轴向延伸范围的轴向一侧或两侧上包括过渡段(22或24)，所述过渡段的外径于相邻的轴承部段的外径相等或不等。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的齿轮箱的齿轮轴(10)，其特征在于，所述齿(25)是斜齿。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的齿轮箱的齿轮轴(10)，其特征在于，所述齿轮轴(10)还包括位于所述第一光滑轴段(30)或第二光滑轴段(40)轴向外侧的驱动轴段(50)，所述驱动轴段具有沿着轴向方向(Z)伸长的至少一个键槽(55)。

7.一种齿轮箱，其特征在于，包括：

根据权利要求1-6中任一项所述的齿轮轴(10)；

分别安装在所述第一轴承部段(32)和第二轴承部段(42)上的第一轴承(60)和第二轴承(70)；以及

分别安装在第一周向槽(35)和第二周向槽(45)内的第一轴向止挡构件(80)和第二轴向止挡构件(90)。

8.根据权利要求7所述的齿轮箱，其特征在于，所述第一轴承(60)和第二轴承(70)是调心滚子轴承或圆锥滚子轴承或圆柱滚子轴承。

9.根据权利要求7所述的齿轮箱，其特征在于，所述第一轴向止挡构件(80)和第二轴向止挡构件(90)之一或两者是卡簧或卡环。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的齿轮箱，其特征在于，在所述第一轴承(60)和第一轴向止挡构件(80)之间以及在所述第二轴承(70)和第二轴向止挡构件(90)之间分别设置套装在第一轴承部段(32)和第二轴承部段(42)上的第一支撑环(65)和第二支撑环(75)。

11.根据权利要求10所述的齿轮箱，其特征在于，所述第一支撑环(65)和第二支撑环(75)的外径大于所述第一轴向止挡构件(80)和第二轴向止挡构件(90)的外径。

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