專利名稱：撓性傳動軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于傳遞扭矩的撓性傳動軸。
背景技術(shù)：
有多種聯(lián)軸節(jié)可用于將扭矩從驅(qū)動軸傳遞到從動軸上。具體地說，當(dāng)驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)軸與從動軸的旋轉(zhuǎn)軸彼此不相同時，例如，當(dāng)兩者平行或相交時，使用撓性聯(lián)軸節(jié)或萬向接頭將驅(qū)動軸和從動軸連接起來。
撓性聯(lián)軸節(jié)用于將非共軸的兩根軸連接起來，因而軸和軸承會承受較高的負(fù)載，可能會振動。也就是說，撓性聯(lián)軸節(jié)允許旋轉(zhuǎn)軸之間有一定程度的偏移。盡管撓性聯(lián)軸節(jié)具有一些優(yōu)點(diǎn)，但大多數(shù)撓性聯(lián)軸節(jié)的扭矩傳遞能力都不高。
萬向接頭用于將旋轉(zhuǎn)軸以大約30度或更小角度相交的兩根軸連接起來。萬向接頭具有插入兩根軸之間的十字形銷，并將兩根軸分別連接到十字形銷上。
發(fā)明內(nèi)容
但是，傳統(tǒng)的聯(lián)軸節(jié)需要多個機(jī)械元件與這些軸相連。例如，撓性聯(lián)軸節(jié)需要橡膠軸、橡膠鏈輪齒、鏈條、橡膠聯(lián)軸節(jié)、導(dǎo)帶、彈簧軸或螺栓和螺母等緊固構(gòu)件，具體視聯(lián)結(jié)方法而定。因此，傳統(tǒng)的撓性聯(lián)軸節(jié)既復(fù)雜又沉重，組裝困難，并且需要經(jīng)常維護(hù)和修理。而且，萬向接頭的十字形銷很容易斷裂，這出乎許多人的意料。
本發(fā)明提供一種撓性傳動軸，其可以取代撓性聯(lián)軸節(jié)、萬向接頭或錐齒輪等，因為其可以在給定的角度內(nèi)彎曲，并且結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，扭矩傳遞能力高。
因為本發(fā)明的撓性傳動軸可以在給定的角度內(nèi)彎曲，所以可以用該撓性傳動軸取代撓性聯(lián)軸節(jié)、萬向接頭或錐齒輪等。除此之外，該撓性傳動軸不需要將附加的機(jī)械元件連接到軸上，并且結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，扭矩傳遞能力高。舉例來說，在汽車業(yè)或航空業(yè)中，如果必須將扭矩傳遞到因線束或各種歧管而很難觸及的不同零件上，則本發(fā)明的撓性傳動軸就可以派上用場。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的撓性傳動軸的透視圖。
圖2A和2B是圖1的撓性傳動軸的基本零件的放大圖。
圖3說明了將圖1的撓性傳動軸彎曲的狀態(tài)。
圖4是沿圖2A的IV-IV線所作的剖視圖。
圖5A說明了縮短圖1的撓性傳動軸并將其用作撓性接頭的例子。
圖5B說明了使用圖1的撓性傳動軸的例子。
圖6說明了使用圖1的撓性傳動軸的另一例子。
圖7說明了修改和使用圖1的撓性傳動軸的又一例子。
圖8A和8B是說明修改本實施例的撓性傳動軸并將其用作緊固工具的狀態(tài)例子的透視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的撓性傳動軸的局部透視圖。
圖10說明了將圖9的撓性傳動軸彎曲的狀態(tài)。
圖11和12說明了使用圖9的撓性傳動軸的例子。
圖13A和13B是具有不同圖案的狹縫的本發(fā)明的撓性傳動軸的局部視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參照附圖更詳盡地說明本發(fā)明，附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
本發(fā)明大體上涉及一種具有一個或多個狹縫的空心管。狹縫以預(yù)定的圖案沿著管的圓周方向延伸，因此可以將管彎曲。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的撓性傳動軸的透視圖。
參照圖1，撓性傳動軸11包括具有多個狹縫17的管13。使用普通的激光切割機(jī)或水射流技術(shù)在管13中形成狹縫17。
狹縫17和如圖9所示的狹縫37的寬度在加工狹縫17和37時確定。狹縫17和37的寬度是確定管13和31的彎曲程度的主要因素，因而狹縫17和37根據(jù)需要設(shè)計為具有適當(dāng)?shù)膶挾取?br>
每個狹縫17都具有重復(fù)的“S”圖案并完全環(huán)繞管13，使狹縫17的末端相交。因此，就分成了狹縫17的左部和右部，使兩部分相互隔離。而且，因為狹縫17如上所述具有預(yù)定的寬度，所以管13可在一定的寬度范圍內(nèi)移動。
盡管在圖1中，六個狹縫17分別位于兩組中，每組三個狹縫17，但狹縫17的數(shù)量和位置可以改變。例如，可沿管13的縱向方向以規(guī)則或不規(guī)則的間隔形成多個狹縫17，或者可以只形成一個狹縫17。
由于狹縫17具有連續(xù)的“S”圖案，所以在通過狹縫17分開的左部和右部的相反表面15a和15b上形成了突起19和凹陷21，其彼此相對。
突起19形成于一相反表面15a上，并且朝面對這一相反表面15a的另一相反表面15b伸出。隨著突起19朝另一相反表面15b延伸，突起19的寬度增加，并且突起19的前端變圓。
凹陷21用于接納并支撐突起19。凹陷21為葫蘆狀，因此其寬度朝其內(nèi)部增加，而朝入口減小。因此，凹陷21可防止其支撐的突起19與其分離。
具體地說，由于沿著圓柱形管13的圓周方向形成狹縫17，因此不能沿箭頭y所標(biāo)記的方向從凹陷21提出突起19。因此，只要凹陷21將突起19保留于其中，管13就不會分解。
圖2A和2B是說明圖1的撓性傳動軸的基本零件的放大圖。為便于解釋，沿著箭頭f1和f2所標(biāo)記的方向拉伸由中心狹縫17分開的管13的各部分，而沿著箭頭f2和f3所標(biāo)記的方向擠壓由右狹縫17分開的管13的各部分。由左狹縫17分開的管13的各部分則既不拉伸也不擠壓。
參照圖2A，突起19的最大寬度w1大于凹陷21的入口側(cè)最小寬度w2。因此，盡管沿箭頭f1和f2所標(biāo)記的方向拉動由中心狹縫分開的管13的各部分，但突起19的相反表面15a被凹陷21的相反表面15b卡住，從而防止突起19與凹陷21分離。
相反，當(dāng)沿箭頭f2和f3所標(biāo)記的方向擠壓由右狹縫17分開的管13的各部分時，突起19可在凹陷21中移動，直到突起19的前端達(dá)到凹陷21的最深部分。
如圖2B所示將扭矩M施加于管13的兩端時，突起19分別移到凹陷21的一側(cè)，以沿著c所標(biāo)記的方向擠壓凹陷21的相反表面15b。因此，可將施加于管13一端的扭矩傳遞到管13的另一端上。
突起19可在凹陷21中移動，因為狹縫17具有預(yù)定的寬度。也就是說，狹縫17的寬度允許由狹縫17分開的管13的相鄰部分彼此相對地移動。
當(dāng)狹縫17的寬度增加(在凹陷21中可保留突起19的范圍內(nèi))時，管13的相鄰部分的相對移動幅度增加，并且傳動軸可以彎曲的最大角也增加。
圖3說明了沿著箭頭A所標(biāo)記的方向?qū)澢ぞ厥┘佑趫D1的撓性傳動軸兩端的狀態(tài)。
在這種情況下，沿箭頭f1和f2所標(biāo)記的方向?qū)⒗炝κ┘佑诠?3的外側(cè)上，并且沿箭頭f2和f3所標(biāo)記的方向?qū)嚎s力施加于管13的內(nèi)側(cè)上。
由于如圖2A所示沿箭頭f1和f2所標(biāo)記的方向施加拉伸力，因此突起19分別從凹陷21伸出到最大程度。由于沿著箭頭f2和f3所標(biāo)記的方向施加壓縮力，因此突起19分別進(jìn)入到凹陷21的最深部分，最后，管13就成了彎曲形狀。
具體地說，由于每個突起19都可以在每個凹陷21中移動，因此當(dāng)彎曲的傳動軸11受到軸承(未示出)的支撐、驅(qū)動軸和從動軸連接到管13的兩端并旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸時，傳動軸11在被彎曲的狀態(tài)中傳遞扭矩。
圖4是沿著圖2A的IV-IV線所作的橫截面圖。
參照圖4，突起19分別容納于凹陷21中。凹陷21的相反表面15b面對分別接納于凹陷21中的突起19的相反表面15a。因此，如果將旋轉(zhuǎn)扭矩施加于傳動軸11的一端上，則突起19沿c或d所標(biāo)記的方向在凹陷21中移動，并且突起19的相反表面15a擠壓凹陷21的相反表面15b以傳遞動力。
5A說明了縮短圖1的撓性傳動軸并將其用作撓性接頭的例子。
參照圖5A，驅(qū)動源A和從動負(fù)載Z彼此靠近、相互面對，并且驅(qū)動軸A1和從動軸Z1通過短撓性傳動軸11連接起來。而且，在軸11的管13中形成兩個狹縫17。
因此，即使驅(qū)動軸A1和從動軸Z1的旋轉(zhuǎn)軸不同，也可以傳遞動力，軸A1和Z1或軸承(未示出)不會發(fā)生任何振動，只要可以彎曲撓性傳動軸11即可。
要將驅(qū)動軸和從動軸完全對齊確實很難，即使旋轉(zhuǎn)軸已經(jīng)對齊，但由于運(yùn)動中的熱膨脹和軸承的磨損，通常也會發(fā)生偏移。只需使用本實施例的撓性傳動軸11，即可解決上述問題。
圖5b說明了使用圖1的撓性傳動軸的例子。
參照圖5B，撓性傳動軸11將驅(qū)動源A與從動負(fù)載Z連接起來。具體地說，驅(qū)動源A的驅(qū)動軸A1與從動負(fù)載Z的從動軸Z1相互平行。聯(lián)結(jié)軸A1和Z1時，可以使用撓性傳動軸11來取代傳統(tǒng)的萬向接頭。
如上所述，由于本實施例的撓性傳動軸11可以在被彎曲的同時傳遞扭矩，因此其可取代傳統(tǒng)的萬向接頭。
圖6說明了使用圖1的撓性傳動軸的另一例子。
參照圖6，將撓性傳動軸11的上端固定于驅(qū)動軸A1上，并將風(fēng)扇F設(shè)置于撓性傳動軸11的下端。
由于可防止插入凹陷21中的突起19與凹陷21分離，所以雖然傳動軸11處于垂直位置，撓性傳動軸11也不會分解，并且可使風(fēng)扇F旋轉(zhuǎn)。而且，可使用軸承(未示出)將傳動軸11保持在彎曲狀態(tài)。
圖7說明了修改并使用圖1的撓性傳動軸的又一例子。
參照圖7，沿著管13的縱向方向以規(guī)則的間隔形成多個狹縫。因此，可像本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的撓性軸一樣圓形地彎曲管13。
因此，盡管驅(qū)動軸A1和從動軸Z1的旋轉(zhuǎn)軸以90度的角度相交，但只使用本實施例的撓性傳動軸11就可以將驅(qū)動軸A1和從動軸Z1聯(lián)結(jié)起來。
圖8A和8B說明修改本實施例的撓性傳動軸并將其用作緊固工具的狀態(tài)例子。
參照圖8A，通過在撓性傳動軸11上端形成方形凹槽25(用于插入扳手，例如快速扳手)并在撓性傳動軸11下端形成插入凹槽27(用于接納螺栓B的頭部)，可以將撓性傳動軸11用作套筒接頭。
對于傳統(tǒng)的套筒接頭，由于主要將力施加于連接銷上，因此連接銷很容易斷裂。而將撓性傳動軸11用作套筒接頭時，撓性傳動軸11很少損壞。方形凹槽25和插入凹槽27具有沿著軸11的縱向的預(yù)定部分。
圖8B說明了在縱向延伸的傳動軸11的上端形成方形凹槽25并在縱向延伸的撓性傳動軸11的下端形成插入凹槽27的例子。
圖8B的撓性傳動軸11比圖8A的撓性傳動軸11要長。因此，即使所述的汽車或飛機(jī)的某些螺栓或螺母藏在線束或各種歧管的后面，并且難以使用板手來緊固或松開這些螺栓或螺母，撓性傳動軸也可以觸及這些螺栓或螺母。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的撓性傳動軸的局部透視圖。
參照圖9，在管33中形成狹縫37。狹縫37沿管33的縱向螺旋延伸。雖然狹縫17環(huán)繞管13的圓周并且其末端相交，使管13的相鄰部分完全由狹縫17隔離，但狹縫37則是沿管33螺旋延伸。
因此，狹縫37的末端不相交，并位于管33的相反側(cè)。在狹縫37的兩端形成止裂孔45，以防止裂縫從狹縫37的兩端擴(kuò)展。
同時，狹縫37也具有如圖1所示的連續(xù)“S”圖案。因此，在由狹縫37分開的管33的相鄰部分形成突起39和凹陷41。突起39和凹陷41的形狀和功能與圖1相同。
而且，由于狹縫37具有預(yù)定的寬度，所以突起39的相反表面35a和凹陷41的另一相反表面35b由狹縫37的寬度隔開，并且相反表面35a和35b可向前或向后移動。因此，當(dāng)沿著箭頭f1所標(biāo)記的方向拉管33時，突起39略微從凹陷41伸出，從而增加管33的整個長度，直到突起39的相反表面35a被凹陷41的相反表面35b卡住。
圖10說明了將圖9的撓性傳動軸總體彎曲的狀態(tài)。
參照圖10，由于螺旋狹縫37分布于管33的幾乎整個表面上，所以如果傳動軸31向上彎曲，則可以使整個傳動軸31彎曲，因為撓性傳動軸31的外部沿箭頭f1所標(biāo)記的方向加寬，而撓性傳動軸31的內(nèi)部則沿箭頭f2所標(biāo)記的方向收縮。
可以通過改變狹縫37的寬度來調(diào)整傳動軸31彎曲的程度。例如，狹縫37的寬度變寬時，管33可以沿箭頭f1所標(biāo)記的方向更大程度地伸展，并且可以沿著箭頭f2所標(biāo)記的方向更大程度地收縮，從而增加傳動軸31的曲率。
圖11和12說明了使用圖9的撓性傳動軸的例子。
參照圖11，將撓性傳動軸31彎曲成半圓形，以將相互平行的驅(qū)動軸A1與從動軸Z1接合起來。在這種狀態(tài)下，如果操作驅(qū)動源A，則傳動軸31會旋轉(zhuǎn)，以將扭矩從驅(qū)動源A傳遞到從動負(fù)載Z上。
參照圖12，撓性傳動軸31將彼此面對并且不對齊的驅(qū)動軸A1和從動軸Z1連接起來。由于在整個管33上形成狹縫37，因此將兩軸A1和Z1連接起來的傳動軸31具有彎曲的形狀。
圖13A和13B是具有不同圖案的狹縫的本實施例的撓性傳動軸的局部視圖。
如上所述，由于狹縫是使用激光切割機(jī)或水射流技術(shù)來加工的，所以狹縫可具有不同的形狀。因此，所形成的狹縫可以具有與圖13A和13B所顯示的不同的圖案。
參照圖13A，在管13或33中形成鴿尾形狹縫71。根據(jù)狹縫71在管13或33的一部分上形成梯形凹陷75，并且在管13或33的另一部分上形成由梯形凹陷75接納和支撐的梯形突起73。
由于突起73的最大寬度w1大于凹陷75的入口側(cè)寬度w2，所以可防止管13或33分解。
參照圖13b，以預(yù)定的間隔形成C形狹縫81。根據(jù)狹縫81在管13或33的一部分上形成凹陷85，并且在管13或33的另一部分上形成由凹陷85接納和支撐的突起83。如圖13B所述，由于突起83的最大寬度w1大于凹陷85的入口側(cè)寬度w2，因此可防止突起83與凹陷85分離。
盡管上文已參照優(yōu)選實施例具體說明和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可在不脫離下述權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的主旨和范圍的情況下，對本發(fā)明的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改。
工業(yè)適用性如上所述，因為本發(fā)明的撓性傳動軸可以在給定的角度內(nèi)彎曲，所以可以用該撓性傳動軸取代撓性聯(lián)軸節(jié)、萬向接頭或錐齒輪等。除此之外，該撓性傳動軸不需要將附加的機(jī)械元件連接到軸上，并且結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，扭矩傳遞能力高。舉例來說，在汽車業(yè)或航空業(yè)中，如果必須將扭矩傳遞到因線束或各種歧管而很難觸及的不同零件上，則本發(fā)明的撓性傳動軸就可以派上用場。
權(quán)利要求
1.一種用于將扭矩從驅(qū)動源傳遞到從動負(fù)載上的撓性傳動軸，該撓性傳動軸包括管狀軸，其具有一個或多個沿著軸的圓周方向延伸的狹縫，每個狹縫都具有通過該狹縫而相互隔離的兩個相反表面，有多個突起從所述相反表面之一伸出，并且在所述相反表面的另一表面中形成多個凹陷以在其中接納和支撐所述突起。
2.如權(quán)利要求1所述的撓性傳動軸，其中，所述一個或多個狹縫都環(huán)繞所述軸，使所述一個或多個狹縫的末端相交，并且沿著所述軸的縱向形成所述一個或多個狹縫。
3.如權(quán)利要求1所述的撓性傳動軸，其中，所述狹縫沿著所述軸螺旋延伸。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的撓性傳動軸，其中，凹陷的入口側(cè)的最小寬度小于突起的最大寬度，因此可防止在凹陷中受到支撐的突起與凹陷分離。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的撓性傳動軸，其中，形成突起的相反表面與形成凹陷的相反表面相互隔開預(yù)定的距離，以使插入凹陷中的突起可以在凹陷中移動。
6.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的撓性傳動軸，其中，所述狹縫具有重復(fù)的“S”圖案。
7.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的撓性傳動軸，其中，在撓性傳動軸的一端形成第一凹槽以從驅(qū)動源接收扭矩，并在其另一端形成第二凹槽以向從動負(fù)載提供扭矩。
8.如權(quán)利要求7所述的撓性傳動軸，其中，將扳手插入第一凹槽中，并且將螺栓或螺母插入第二凹槽中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種撓性傳動軸。該撓性傳動軸用于將扭矩從驅(qū)動源傳遞到從動負(fù)載上，并且包括管狀軸，其具有一個或多個沿著軸的圓周方向延伸的狹縫，每個狹縫都具有通過該狹縫而相互隔離的兩個相反表面，有多個突起從所述相反表面之一伸出，并且在所述相反表面的另一表面中形成多個凹陷以在其中接納和支撐所述突起。由于該撓性傳動軸可以在給定角度內(nèi)彎曲，因此其可取代撓性聯(lián)軸節(jié)、萬向接頭或錐齒輪等。除此之外，該撓性傳動軸不需要將附加的機(jī)械元件連接到軸上，并且結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，扭矩傳遞能力高。
文檔編號F16C3/02GK1926351SQ200580006911
公開日2007年3月7日 申請日期2005年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者李萬壽 申請人:嘉華泵業(yè)公司