台湾专利TW201323748A 螺旋齒輪齒隙消除裝置

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专利摘要:
一種螺旋齒輪齒隙消除裝置，用於一齒輪傳動系統。齒輪傳動系統包括一傳動軸、二螺旋齒輪以及一搭配齒輪。一套筒套接於傳動軸上。套筒具有一外側壁、一內側壁及至少二段螺旋形溝槽。各段螺旋形溝槽貫穿外側壁及內側壁。套筒包括一傳動部及二端部。傳動部位於此二段螺旋形溝槽之間，並固定連接於傳動軸。端部位於此二螺旋形溝槽之外側。二螺旋齒輪分別固定連接套筒之二端部。具有螺旋形溝槽之套筒沿傳動軸之軸向提供一預緊彈力，以使二螺旋齒輪分別與搭配齒輪緊密嚙合。
公开号:TW201323748A
申请号:TW100145413
申请日:2011-12-08
公开日:2013-06-16
发明作者:Jinn-Fa Wu；Chiu-Hung Li；Hsi-Hung Hsiao；Chin-Mou Hsu
申请人:Ind Tech Res Inst；
IPC主号:F16H55-00

专利说明:
螺旋齒輪齒隙消除裝置
本發明是有關於一種傳動系統，且特別是有關於一種傳動系統之螺旋齒輪齒隙消除裝置。
隨著工業的發展，對於各式機具的精密度要求不斷提高。在各式機具中，傳動系統扮演著重要的角色。透過傳動系統中的齒輪可將傳動軸之動力傳遞至被動齒輪上，以達到傳動的目的。
然而，齒輪傳動系統的最大缺點在於「齒隙」，即齒輪與齒輪嚙合運轉時，為防止因製造誤差與熱膨脹而發生齒與齒之間排擠、卡死的現象，齒與齒之間所必須存在的微小間隙。但是對於傳動精度越來越高的傳動系統而言，齒隙的存在除了會造成不必要的噪音及震動外，更容易形成傳動定位上的誤差及傳動效率的低落，成為業界長久以來存在的問題。
本發明係有關於一種螺旋齒輪之齒隙消除裝置，可於軸向上產生預緊彈力(preload spring force)，用以消除齒輪組嚙合時的齒隙，以使扭力無間隙地在齒輪組之間傳遞。
根據本發明之一方面，提出一種螺旋齒輪齒隙消除裝置，用於一傳動系統中，傳動系統包括二螺旋齒輪以及一搭配齒輪，搭配齒輪與此二螺旋齒輪相互嚙合。齒隙消除裝置可包括一套筒以及齒輪固定件，套筒與此二螺旋齒輪同軸配置，且套筒之二端部分別連接此二螺旋齒輪，套筒的此二端部之間具有至少二段的螺旋形溝槽，各段螺旋形溝槽分別貫穿套筒之圓周表面且環繞套筒至少兩圈，以形成至少二段的螺旋片狀結構。在一實施例中，軸固定件連接套筒與傳動軸，且定位於此二段螺旋片狀結構之間，以使套筒與傳動軸同步旋轉。以齒輪固定件分別連接此二端部與此二螺旋齒輪或以一體成型的方式連接套筒與二螺旋齒輪中之至少之一者，以使此二螺旋齒輪之間保持一預定間隙，其中各段螺旋片狀結構沿傳動軸之軸向分別提供一預緊彈力，以使此二螺旋齒輪分別與搭配齒輪緊密嚙合。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：第一實施例
請參照第1、2A及2B圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖，第2A圖僅繪示第1圖之齒輪傳動系統之部分元件的分解立體圖，但未繪示傳動軸及搭配齒輪，第2B圖繪示第1圖之齒輪傳動系統之套筒立體圖。在第1圖中，齒輪傳動系統100包括一傳動軸110、二螺旋齒輪130以及一搭配齒輪170。搭配齒輪170與二螺旋齒輪130相互嚙合。在一實施例中，傳動軸110可連接於一動力源(例如是馬達)，用以輸出一旋轉扭力。傳動軸110透過二螺旋齒輪130而將旋轉扭力傳遞至與二螺旋齒輪相嚙合之搭配齒輪170，此時，搭配齒輪170為從動輪。在另一實施例中，搭配齒輪170為主動輪，其可連接於一動力源(例如是馬達)，並透過與二螺旋齒輪130之嚙合而將旋轉扭力傳遞至傳動軸110，此時，傳動軸110為被動軸。以下係以傳動軸110連接於一動力源為範例加以說明。
如第1及2A圖所示，此二螺旋齒輪130之表面各具有螺旋紋路131，且二螺旋齒輪130分別藉由螺旋紋路131囓合於搭配齒輪170之螺旋紋路171。螺旋紋路171的齒距與螺旋紋路131的齒距相同。然而，為解決搭配齒輪170與二螺旋齒輪130之間的齒隙問題，本實施例以具有螺旋片狀結構123之套筒120來消除齒隙。
如第2A及2B圖所示，套筒120係為空心柱狀結構，並套接於傳動軸110上。套筒120與二螺旋齒輪130同軸配置，並設置於二螺旋齒輪130之間，可將傳動軸110之旋轉扭力傳遞至此二螺旋齒輪130。
套筒120具有一外側壁120a、一內側壁120b及至少二段的螺旋形溝槽120c。各段螺旋形溝槽120c貫穿外側壁120a及內側壁120b，且環繞套筒120至少二圈。如第1圖所示，各段螺旋形溝槽120c環繞套筒120四圈，以形成至少二段之螺旋片狀結構123，其各別環繞套筒120三圈。此螺旋片狀結構123可以在傳動軸110之軸向C1具有彈性，並提供預緊彈力F，以使二螺旋齒輪130分別與搭配齒輪170緊密嚙合，以消除齒隙。
在一實施例中，預緊彈力F為伸張推力，用以推開二螺旋齒輪130。在另一實施例中，預緊彈力F為壓縮拉力，用以拉近二螺旋齒輪130。無論是伸張推力或壓縮拉力，均可使二螺旋齒輪130分別與搭配齒輪170緊密嚙合，以使扭力無齒隙地在齒輪組之間傳遞。請參照第3A圖，當預緊彈力F將二螺旋齒輪130向兩側推開時，位於左側之螺旋齒輪130的左側齒腹(flank)將與搭配齒輪170的右側齒腹接觸，而位於右側之螺旋齒輪130的右側齒腹將與搭配齒輪170的左側齒腹接觸，以消除傳動時的齒隙。此外，請參照第3B圖，當預緊彈力F將二螺旋齒輪130向中央拉近時，位於左側之螺旋齒輪130的右側齒腹將與搭配齒輪170的左側齒腹接觸，而位於右側之螺旋齒輪130的左側齒腹將與搭配齒輪170的右側齒腹接觸，以消除傳動時的齒隙。因此，本實施例可消除二螺旋齒輪130與搭配齒輪170正反轉雙向囓合的齒隙。
就旋轉扭力之傳遞而言，如第1圖所示，套筒120包括一傳動部121及二端部122。傳動部121位於此二螺旋形溝槽120c之間。端部122位於此二螺旋形溝槽120c之外側，並與二螺旋齒輪130相互抵接。傳動部121藉由軸固定件150連接至傳動軸110，以使傳動軸110之旋轉扭力能夠傳遞至套筒120，進而使套筒120與傳動軸110同步旋轉。此外，二螺旋齒輪130分別藉由齒輪固定件160連接至套筒120之二端部，以使套筒120之旋轉扭力能夠傳遞至二螺旋齒輪130，並使二螺旋齒輪130之間保持一預定間隙D。在本實施例中，軸固定件150例如是一斜面鍵(taper key)、螺栓或錐形迫緊環件(Tapered power lock)，而齒輪固定件160例如是螺栓。
由於螺旋形溝槽120c所形成之螺旋片狀結構123在圓周方向C2仍為剛性結構，因此傳動部121之旋轉扭力能夠繼續經由螺旋片狀結構123傳遞至端部122。此外，二螺旋齒輪130分別固定連接套筒120之二端部122，因此二端部122之旋轉扭力也能夠繼續傳遞至二螺旋齒輪130。第二實施例
請參照第4圖，其繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。本實施例之齒輪傳動系統101與第一實施例不同之處在於齒隙消除裝置更包括一滾珠襯套140，其餘相同之處不再重複敘述。
滾珠襯套140設置於套筒120之外側壁120a，並接觸螺旋齒輪130。設置於套筒120與螺旋齒輪130之間的滾珠襯套140可以減小螺旋齒輪130與套筒120之間的間隙，以增加螺旋齒輪130的徑向剛性與穩定性。第三實施例
請參照第5圖，其繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。本實施例之齒輪傳動系統102與第二實施例不同之處在於傳動部121’與傳動軸110’的固定方式，其餘相同之處不再重複敘述。
在本實施例中，軸固定件150’沿著傳動軸110’的軸向C1穿過傳動部121’。軸固定件150’例如為螺栓，透過此一連接方式，可使套筒之傳動部121’固定連接於傳動軸110’。第四實施例
請參照第6圖，其繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。本實施例之齒輪傳動系統103與第一實施例不同之處在於套筒120’與一螺旋齒輪130’一體成型，其餘相同之處不再重複敘述。
在本實施例中，藉由一體成型的方式，套筒120’與螺旋齒輪130’之間不需以額外的齒輪固定件相連接。第五實施例
請參照第7圖，其繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。本實施例之齒輪傳動系統104與第一實施例不同之處在於套筒120’與二螺旋齒輪130’一體成型，其餘相同之處不再重複敘述。
在本實施例中，藉由一體成型的方式，套筒120’與二螺旋齒輪130’之間皆不需以額外的齒輪固定件相連接。第六實施例
請參照第8A及8B圖，第8A圖繪示搭配齒輪為一齒條的示意圖，其中區域A為齒條180之橫截面，且齒條180具有等距排列之斜齒紋路181，而第8B圖繪示以齒條與二螺旋齒輪相嚙合之齒輪傳動系統的示意圖。本實施例之齒輪傳動系統105藉由套筒120之各段螺旋片狀結構123提供預緊彈力，以使二螺旋齒輪130分別與齒條180緊密嚙合，以消除齒隙。
有關消除齒隙的說明與套筒120、二螺旋齒輪130以及傳動軸的配置關係，請參照上述各實施例，在此不再贅述。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100～105．．．齒輪傳動系統
110、110’．．．傳動軸
120、120’．．．套筒
120a．．．外側壁
120b．．．內側壁
120c．．．螺旋形溝槽
121、121’．．．傳動部
122．．．端部
123．．．螺旋片狀結構
130．．．螺旋齒輪
131．．．螺旋紋路
140．．．滾珠襯套
150．．．軸固定件
160．．．齒輪固定件
170．．．搭配齒輪
171．．．螺旋紋路
180．．．齒條
181．．．斜齒紋路
A．．．橫截面
C1．．．軸向
C2．．．圓周方向
D．．．間隙
F．．．預緊彈力
第1圖繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。
第2A圖僅繪示第1圖之齒輪傳動系統之部分元件的分解立體圖。
第2B圖繪示第1圖之齒輪傳動系統之套筒立體圖。
第3A及3B圖繪示二螺旋齒輪受預緊彈力推開或拉近的示意圖。
第4圖繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。
第5圖繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。
第6圖繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。
第7圖繪示依照本發明一實施例之齒輪傳動系統的示意圖。
第8A圖繪示搭配齒輪為一齒條的示意圖。
第8B圖繪示以齒條與二螺旋齒輪相嚙合之齒輪傳動系統的示意圖。
100．．．齒輪傳動系統
110．．．傳動軸
120．．．套筒
120a．．．外側壁
120b．．．內側壁
120c．．．螺旋形溝槽
121．．．傳動部
122．．．端部
123．．．螺旋片狀結構
130．．．螺旋齒輪
131．．．螺旋紋路
150．．．軸固定件
160．．．齒輪固定件
170．．．搭配齒輪
171．．．螺旋紋路
C1．．．軸向
C2．．．圓周方向
F．．．預緊彈力

权利要求:
Claims (11)
[1] 一種螺旋齒輪齒隙消除裝置，用於一齒輪傳動系統中，該齒輪傳動系統包括二螺旋齒輪以及一搭配齒輪，該搭配齒輪與該二螺旋齒輪相互嚙合，該齒隙消除裝置包括：一套筒，該套筒與該二螺旋齒輪同軸配置，且該套筒具有二端部，該二端部分別連接該二螺旋齒輪，以使該二螺旋齒輪之間保持一預定間隙，該套筒的該二端部之間具有至少二段螺旋形溝槽，各段螺旋形溝槽貫穿該套筒之圓周表面且環繞該套筒至少兩圈，以形成至少二段的螺旋片狀結構，其中各段螺旋片狀結構沿軸向分別提供一預緊彈力，以使該二螺旋齒輪分別與該搭配齒輪無齒隙地緊密嚙合。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，其中該齒輪傳動系統更包括一傳動軸以及一軸固定件，該套筒與該二螺旋齒輪套設在該傳動軸上，該軸固定件連接該套筒與該傳動軸，以使該套筒與該傳動軸同步旋轉。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，其中該套筒包括一傳動部，位於該二段螺旋片狀結構之間，且連接該軸固定件。
[4] 如申請專利範圍第2項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，其中該軸固定件為斜面鍵(taper key)、螺栓或錐形迫緊環件(Tapered power lock)。
[5] 如申請專利範圍第1項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，更包括一滾珠襯套，設置於該套筒之外側壁，並接觸該二螺旋齒輪。
[6] 如申請專利範圍第1項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，其中該套筒係為空心柱狀結構。
[7] 如申請專利範圍第1項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，其中該預緊彈力係推開該二螺旋齒輪。
[8] 如申請專利範圍第1項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，其中該預緊彈力係拉近該二螺旋齒輪。
[9] 如申請專利範圍第1項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，其中該搭配齒輪與該二螺旋齒輪所構成之傳動組合為齒輪齒條組。
[10] 如申請專利範圍第1項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，其中該套筒與該二螺旋齒輪中至少之一者一體成型。
[11] 如申請專利範圍第1項所述之螺旋齒輪齒隙消除裝置，更包括複數個齒輪固定件，分別固定連接該二端部與該二螺旋齒輪。

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