專利名稱：改進(jìn)的傳動構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于傳遞或傳送兩個(gè)可轉(zhuǎn)動部件之間的扭矩的改進(jìn)的傳動構(gòu)件。
本申請人的國際申請No.PCT/AU96/00193描述了一種傳動構(gòu)件以及一具有一個(gè)或多個(gè)傳動構(gòu)件的鉸接傳動體，它們用于在順時(shí)針和逆時(shí)針方向上以及沿著直線或彎曲路徑傳遞扭矩。為了繞一彎曲或曲線路徑傳遞扭矩，在一支撐結(jié)構(gòu)、如一管子中可嚙合和保持兩個(gè)或多個(gè)傳動構(gòu)件。以此方式已成功地構(gòu)成了可沿著一彎曲路徑在相反方向上傳遞扭矩的鉸接傳動件。然而，已經(jīng)認(rèn)識到，可獲得的曲率角度受到兩個(gè)傳動件之間的距離隨構(gòu)件所處路徑彎曲角度或半徑的變化而改變這一作用的限制。實(shí)際上，這最終限制了一實(shí)際鉸接傳動體所可能獲得的彎曲角度，并且增加了柔性鉸接傳動體的復(fù)雜程度，即需要額外的機(jī)構(gòu)來補(bǔ)償由于曲率半徑變化而造成的相鄰傳動構(gòu)件之間距離的變化。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的傳動構(gòu)件，其特性比本申請人早先的申請更好。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種用于將第一和第二可轉(zhuǎn)動部件連接在一起的傳動構(gòu)件，所述可轉(zhuǎn)動部件具有各自的轉(zhuǎn)動軸線并且可相互繞一位于所述傳動構(gòu)件幾何中心上的支點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，所述傳動構(gòu)件具有分別用于與所述第一和第二可轉(zhuǎn)動部件連接的第一和第二連接裝置，所述傳動構(gòu)件構(gòu)造成在所述轉(zhuǎn)動軸線的相互樞轉(zhuǎn)的預(yù)定角度范圍內(nèi)使支點(diǎn)和所述第一、第二部件與傳動構(gòu)件幾何中心最靠近的各軌跡之間的間隔保持基本恒定。
較佳地，所述第一連接裝置為一與所述第一可轉(zhuǎn)動部件上所形成的一凹槽或一突起配合的突起或凹槽中的一種，其中連接裝置靠近所述突起或凹槽根部的表面在所述突起或凹槽長度上沿相對方向從其中點(diǎn)開始制成起伏形狀或造形成一支承表面，其長度被制成或仿形成與所述第一和第一連接裝置的最靠近接觸點(diǎn)軌跡相對應(yīng)。
較佳地，所述第二連接裝置為一與所述第二可轉(zhuǎn)動部件上所述的一凹槽或一突起配合的突起或凹槽中的一種，其中連接裝置靠近所述突起或凹槽根部的表面在所述突起或凹槽長度上沿相對方向從其中點(diǎn)開始被制成起伏形狀或造形成一支承表面，其長度被制成或仿形成與所述第二和第二連接裝置的最靠近的軌跡相對應(yīng)。
較佳地，所述第一和第二連接裝置在相互垂直的方向上延伸。
較佳地，所述第一連接裝置形成為所述突起和凹槽之一，所述第二連接裝置形成另一突起和凹槽。
較佳地，所述傳動構(gòu)件呈一其中材料被去除以形成所述第一和第二連接裝置的球體。
較佳地，所述預(yù)定角度范圍在高達(dá)50至60°的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種鉸接連軸節(jié)，包括可繞其各自的縱向軸線轉(zhuǎn)動的第一和第二轉(zhuǎn)動軸；以及位于所述第一和第二可轉(zhuǎn)動軸之間并且連接于其上的一傳動構(gòu)件，用于在順時(shí)針和逆時(shí)針方向?qū)⑴ぞ貍鲝亩S中的一根傳遞到另一根軸上，所述傳動構(gòu)件具有分別連接第一和第二可轉(zhuǎn)動軸的第一和第二連接裝置，所述第一和第二連接裝置用于使所述可轉(zhuǎn)動部件的各自縱軸線相互繞一與傳動構(gòu)件幾何中心重合的支點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，所述傳動構(gòu)件還制成為可在預(yù)定的軸線樞轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)使支點(diǎn)和第一和第二可轉(zhuǎn)動軸與傳動機(jī)構(gòu)幾何中心最靠近的各軌跡之間的距離基本保持恒定，這樣鉸接件的總長度可在轉(zhuǎn)動軸線相互的預(yù)定樞轉(zhuǎn)范圍內(nèi)保持基本恒定。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，一種鉸接的柔性傳動體，用于在順時(shí)針和逆時(shí)針方向上在一傳動路線傳遞扭矩，所述鉸接的柔性傳動體包括多個(gè)傳動構(gòu)件和用于可轉(zhuǎn)動地容納在所述傳動路徑上的傳動構(gòu)件的柔性護(hù)套，所述傳動構(gòu)件繞與傳動路線相切的各自轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，并且各自具有第一和第二連接裝置以使相鄰的構(gòu)件嚙合成可在包含相鄰的嚙合傳動構(gòu)件的第一和第二連接裝置的平面中相對滑動，所述第一和第二連接裝置還構(gòu)造成在各軸線相互樞轉(zhuǎn)的預(yù)定樞轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)就相鄰傳動構(gòu)件最靠近的軌跡而言使相鄰傳動構(gòu)件的幾何中心之間的間隔保持基本恒定。
以下結(jié)合僅用于舉例說明的附圖對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行描述，其中

圖1是具有本發(fā)明一傳動構(gòu)件的通用連軸節(jié)的側(cè)視圖；圖2是圖1所示連軸節(jié)的側(cè)視圖，只是所有部件都已轉(zhuǎn)過90°；
圖3是圖1所示傳動構(gòu)件的一個(gè)視圖；圖4是圖2所示傳動構(gòu)件的一個(gè)視圖；圖5是圖1所示連軸節(jié)的一個(gè)側(cè)視圖，只是示出了在不同斜度范圍內(nèi)的輸出軸；圖6是具有該傳動構(gòu)件的一鉸接的柔性傳動體的局部截面圖；以及圖7是圖6所示鉸接的柔性傳動體的兩個(gè)傳動構(gòu)件的放大圖。
如附圖所示，一傳動構(gòu)件10用于將第一和第二可轉(zhuǎn)動部件、即軸12和14連接在一起。軸12可以繞其縱軸線12A轉(zhuǎn)動，同時(shí)軸14可繞其縱軸線14A轉(zhuǎn)動。軸12和14能夠繞一支點(diǎn)P相對樞轉(zhuǎn)，當(dāng)軸線不成一直線時(shí)該支點(diǎn)P位于軸線12A和14A的交點(diǎn)上。傳動構(gòu)件10位于軸12和14之間，并且其幾何中心與支點(diǎn)P重合。軸12靠近傳動構(gòu)件10的那一端具有一突起或榫舌16，并且軸14靠近傳動構(gòu)件10的那一端具有一凹槽或企口18。為了將軸12和14連接在一起，傳動構(gòu)件10具有一呈企口20形式的、用于容納榫舌16的第一連接裝置和一位于凹槽18中的突起或榫舌22。
例如，當(dāng)軸14被驅(qū)動繞其軸線14A轉(zhuǎn)動時(shí)，扭矩被傳動構(gòu)件10傳遞到軸12上，而使之沿著與軸14相同的轉(zhuǎn)動方向繞軸線12A轉(zhuǎn)動。
軸12、14和傳動構(gòu)件10一起構(gòu)成了一通用連軸節(jié)24。軸12的樞轉(zhuǎn)是在一與凹槽20長度方向重合的平面內(nèi)進(jìn)行的。軸14能夠在一橫向平面內(nèi)樞轉(zhuǎn)，該平面與包含突起22的平面重合。為了使軸12、14互相繞支點(diǎn)P樞轉(zhuǎn)并且不改變通用連軸節(jié)24的總長度，傳動構(gòu)件10構(gòu)造成在軸線12A、14A相對樞轉(zhuǎn)的預(yù)定角度范圍內(nèi)使支點(diǎn)P和軸12、14與傳動構(gòu)件10幾何中心P的最靠近的各軌跡之間的間隔保持恒定。
最靠近的軌跡在圖5中示出得最清楚。此圖中示出了處于中心位置和兩個(gè)相反樞轉(zhuǎn)位置的連軸節(jié)24。在中心位置，軸121的轉(zhuǎn)動軸線12A1與軸線14A成一直線。使軸12在逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動一角度α可使軸位于由虛線軸122所示的位置上。使軸12在順時(shí)針方向從中心位置樞轉(zhuǎn)可使之位于由軸123所指的位置上。位于位置121、122、123的軸12的最靠近點(diǎn)分別標(biāo)示為接觸點(diǎn)C1、C2、C3。當(dāng)軸在位置123和122之間樞轉(zhuǎn)時(shí)，最靠近點(diǎn)C的那些點(diǎn)構(gòu)成了軸12和幾何中心P之間的最靠近點(diǎn)的軌跡L(即最短距離)。通過使軌跡L上的所有的點(diǎn)與支點(diǎn)P保持等距，可使通用連軸節(jié)24的總長度在樞轉(zhuǎn)軸線12A在關(guān)于樞轉(zhuǎn)軸線14A的正、負(fù)樞轉(zhuǎn)角α范圍內(nèi)保持基本不變。通過使凹槽20底部處的構(gòu)件10表面26在離開凹槽20長度中點(diǎn)的兩個(gè)相反方向上輪廓起伏或造形可實(shí)現(xiàn)這一效果。使表面26輪廓起伏而具有一復(fù)合形狀，它包括一中心拱起表面部分28和兩個(gè)相反的凹陷表面部分30、32(參見圖3)。中心拱起表面部分28是與軌跡L重合的形狀或輪廓。表面部分28、32和30是連續(xù)且平滑地形成的。凹陷表面部分30和32當(dāng)分別位于樞轉(zhuǎn)位置122和123時(shí)與軸12互補(bǔ)。
可以認(rèn)識到，當(dāng)表面26是平面的時(shí)，軸12向位置122或123的樞轉(zhuǎn)是伴隨著軸12離開幾何中心P的直線移動的，因?yàn)橐桓S將對著平表面向外撬起。
在榫舌22相對側(cè)上的構(gòu)件10的表面34以與表面26類似的方式作輪廓起伏的或造形，以使當(dāng)軸14從一中心軸樞轉(zhuǎn)過正、負(fù)α°時(shí)軸線14A和12A重合，從軸14最鄰近的軌跡至支點(diǎn)P的距離保持不變。在突起22相對側(cè)上的表面34包括一中心拱起部分36和在其相對兩側(cè)的鄰近凹陷部分38、40。拱起部分36的形狀或輪廓與軸14最靠近點(diǎn)和軸14從其中心位置樞轉(zhuǎn)正、負(fù)α°時(shí)的幾何中心P之間的恒定距離的軌跡相對應(yīng)。
通過適當(dāng)?shù)丶庸せ蚴贡砻?6和34呈起伏形狀，轉(zhuǎn)動軸線12A和14A就可在相反方向上從其中心位置轉(zhuǎn)過約25至30°而不會影響連軸節(jié)24的總長度。因而，單個(gè)構(gòu)件10就可構(gòu)成一通用連軸節(jié)，其中一根軸可在50°至60°的錐體范圍內(nèi)樞轉(zhuǎn)。
當(dāng)凹槽20和突起22位于相互垂直的平面中時(shí)，傳動構(gòu)件10實(shí)際上被軸12和14限制成繞支點(diǎn)P轉(zhuǎn)動。因而，不需要提供軸承或其它裝置來將傳動構(gòu)件10保持在位。這可使摩擦能量損失減至最少。而且，可以設(shè)想實(shí)際上可在傳動構(gòu)件10外圍以一活動間隙設(shè)置一定位環(huán)(由自潤滑材料、例如尼龍制成)或軸承。在大負(fù)荷和/或高轉(zhuǎn)速應(yīng)用場合下，也可采用一軸承。
圖6和7所示的本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，構(gòu)成一通過將多個(gè)傳動構(gòu)件10在一柔性護(hù)套、如一管子44中相互嚙合而制成一柔性鉸接傳動體42，還分別在管子44的各端設(shè)置扭矩輸入和輸出軸46和48。在此實(shí)施例中，第一個(gè)傳動構(gòu)件10A與扭矩輸入軸46的榫舌50嚙合，最后一個(gè)傳動構(gòu)件10N與扭矩輸出軸48的榫舌52嚙合。因?yàn)楦鱾€(gè)傳動構(gòu)件10能夠相對一相鄰的傳動構(gòu)件樞轉(zhuǎn)約25°至30°并且其間的間隔不會有變化，所以柔性安裝管可彎曲或仿形成固定的、可變化的形狀并有多種半徑，且不會引起相對端的構(gòu)件之間的間隔作實(shí)質(zhì)性變化。為了獲得最大效率，可以設(shè)想柔性鉸接傳動體42在一端或兩端具有一偏置構(gòu)件或其它裝置用以對傳動構(gòu)件10之間的間隙進(jìn)行微調(diào)。扭矩輸入和輸出軸46、48可轉(zhuǎn)動地保持在對應(yīng)的軸套54和56之間，這些軸套擰到管子44相對端的螺紋58和60上。在圖7中最清楚地示出了在管子42中的兩個(gè)傳動構(gòu)件10A和10B相互嚙合的情況。傳動構(gòu)件10A和10B以及實(shí)際所有的構(gòu)件10的形狀、構(gòu)造和操作情況都與圖1-5中所示的構(gòu)件相同。構(gòu)件10A的突起22容納在構(gòu)件10B的凹槽20中。構(gòu)件10A和10B可相互樞轉(zhuǎn)，并且以與圖1-5所述實(shí)施例類似方式在預(yù)定樞轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)其間沒有間隔。當(dāng)構(gòu)件都轉(zhuǎn)動時(shí)，由于突起在凹槽中嚙合的固有特性，它們還可互相相對地在橫向于其轉(zhuǎn)動軸線的方向上滑動。此滑動是在包含相鄰的嚙合構(gòu)件10的凹槽20和突起22的平面內(nèi)進(jìn)行的。當(dāng)扭矩從輸出軸46傳遞到輸出軸48時(shí)，這會增加構(gòu)件10的振動。
至此已詳細(xì)描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練人員可以了解，只要不脫離本發(fā)明的基本構(gòu)思還可做出多種變化和變型。例如，圖中示出的傳動構(gòu)件10包括一凹槽20和突起22。然而，根據(jù)連接到傳動構(gòu)件10上的部件的特性，傳動構(gòu)件10也可包括在相互垂直平面中的兩個(gè)突起22或兩個(gè)凹槽20?？梢韵嘈牛瑯?gòu)件10并不一定要是球形的。此外，傳動構(gòu)件10既可以是實(shí)心的(例如由模具鑄造而成或通過一實(shí)心球體材料加工制成)也可以是空心的。在又一變化形式中，可以相信凹槽20和突起22不一定要是相互垂直的，而可以是偏離角度小于90°的。當(dāng)構(gòu)件10如圖6所示布置成一條鏈時(shí)，最好凹槽20和突起22偏離60°而非90°，以消除構(gòu)件轉(zhuǎn)動時(shí)加速和減速的差異。關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)注意到，當(dāng)構(gòu)件10轉(zhuǎn)動時(shí)，它們以與一通用接頭類似的方式連續(xù)加速和減速。通過使一條構(gòu)件10鏈中的凹槽20和突起22之間的角度偏差，可使構(gòu)件加速和減速的倍數(shù)不同，從而可以從整體上消除鏈中的任何“跳動”。偏置量可以根據(jù)鏈中的構(gòu)件10數(shù)量而變化。
所有這些變化和變型都認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍之中的，本發(fā)明的特征是由上述描述確定的。
權(quán)利要求
1.一種用于將第一和第二可轉(zhuǎn)動部件連接在一起的傳動構(gòu)件，所述可轉(zhuǎn)動部件具有各自的轉(zhuǎn)動軸線并且可相互繞一位于所述傳動構(gòu)件幾何中心上的支點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，所述傳動構(gòu)件具有分別用于與所述第一和第二可轉(zhuǎn)動部件連接的第一和第二連接裝置，所述傳動構(gòu)件構(gòu)造成在所述轉(zhuǎn)動軸線的相互樞轉(zhuǎn)的預(yù)定角度范圍內(nèi)使支點(diǎn)和所述第一、第二部件與傳動構(gòu)件幾何中心最靠近的各軌跡之間的間隔保持基本恒定。
2.如權(quán)利要求1所述的傳動構(gòu)件，其特征在于，所述第一連接裝置可為與所述第一可轉(zhuǎn)動部件上所形成的一凹槽或一突起配合的突起或凹槽中的一種，其中連接裝置靠近所述突起或凹槽根部的表面在所述突起或凹槽長度上沿相對方向從其中點(diǎn)開始制成起伏形狀或造形成一支承表面，其長度被制成或仿形成與所述第一和第一連接裝置的最靠近軌跡相對應(yīng)。
3.如權(quán)利要求2所述的傳動構(gòu)件，其特征在于，所述第二連接裝置為一突起和與所述第二可轉(zhuǎn)動部件上所述的一凹槽或一突起配合的凹槽其中的一種，其中連接裝置靠近所述突起或凹槽根部的表面在所述突起或凹槽長度上沿相對方向從其中點(diǎn)開始被制成起伏形尖或造形成一支承表面，其長度被制成或仿形成與所述第二和第二連接裝置的最靠近的軌跡相對應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的傳動構(gòu)件，其特征在于，所述第一和第二連接裝置在相互垂直的方向上延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的傳動構(gòu)件，其特征在于，所述第一連接裝置形成為所述突起和凹槽之一，所述第二連接裝置形成另一突起和凹槽。
6.如權(quán)利要求1所述的傳動構(gòu)件，其特征在于，所述傳動構(gòu)件呈一其中材料被去除以形成所述第一和第二連接裝置的球體。
7.如權(quán)利要求1所述的傳動構(gòu)件，其特征在于，所述預(yù)定角度范圍在高達(dá)50至60°的范圍內(nèi)。
8.一種鉸接連軸節(jié)，包括可繞其各自的縱向軸線轉(zhuǎn)動的第一和第二轉(zhuǎn)動軸；以及位于所述第一和第二可轉(zhuǎn)動軸之間并且連接于其上的一傳動構(gòu)件，用于在順時(shí)針和逆時(shí)針方向?qū)⑴ぞ貜亩S中的一根傳遞到另一根軸上，所述傳動構(gòu)件具有分別連接第一和第二可轉(zhuǎn)動軸的第一和第二連接裝置，所述第一和第二連接裝置用于使所述可轉(zhuǎn)動部件的各自縱軸線相互繞一與傳動構(gòu)件幾何中心重合的支點(diǎn)樞轉(zhuǎn)，所述傳動構(gòu)件還制成為可在預(yù)定的軸線樞轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)使支點(diǎn)和第一和第二可轉(zhuǎn)動軸與傳動機(jī)構(gòu)幾何中心最靠近的各軌跡之間的距離基本保持恒定，這樣鉸接件的總長度可在轉(zhuǎn)動軸線相互的預(yù)定樞轉(zhuǎn)范圍內(nèi)保持基本恒定。
9.如權(quán)利要求8所述的連軸節(jié)，其特征在于，所述第一連接裝置可為與所述第一可轉(zhuǎn)動部件上所形成的一凹槽或一突起配合的突起或凹槽中的一種，其中連接裝置靠近所述突起或凹槽根部的表面在所述突起或凹槽長度上在相對方向從其中點(diǎn)開始被制成起伏形狀或造形成一支承表面，其長度被制成或仿形成與所述第一和第一連接裝置的最靠近的軌跡相對應(yīng)。
10.如權(quán)利要求9所述的連軸節(jié)，其特征在于，所述第二連接裝置可為與所述第二可轉(zhuǎn)動部件上所述的一凹槽或一突起配合的突起或凹槽中的一種，其中連接裝置靠近所述突起或凹槽根部的表面在所述突起或凹槽長度上在相對方向從其中點(diǎn)開始被制成起伏形狀或造形成一支承表面，其長度被制成或仿形成與所述第二和第二連接裝置的最靠近的軌跡相對應(yīng)。
11.一種鉸接的柔性傳動體，用于在順時(shí)針和逆時(shí)針方向上在一傳動路線傳遞扭矩，所述鉸接的柔性傳動體包括多個(gè)傳動構(gòu)件和用于可轉(zhuǎn)動地容納在所述傳動路徑上的傳動構(gòu)件的柔性護(hù)套，所述傳動構(gòu)件繞與傳動路線相切的各自轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動，并且各自具有第一和第二連接裝置以使相鄰的構(gòu)件嚙合成可在包含相鄰的嚙合傳動構(gòu)件的第一和第二連接裝置的平面中相對滑動，所述第一和第二連接裝置還構(gòu)造成在各軸線相互樞轉(zhuǎn)的預(yù)定樞轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)就相鄰傳動構(gòu)件最靠近的軌跡而言使相鄰傳動構(gòu)件的幾何中心之間的間隔保持基本恒定。
12.如權(quán)利要求11所述的鉸接柔性傳動體，其特征在于，所述第一連接裝置為一突起，所述第二連接裝置為一凹槽，其中鄰近所述凹槽和突起根部的各傳動構(gòu)件的表面從所述突起或凹槽的中點(diǎn)開始在相對方向上制成起伏形狀或造形成各自的支承表面，其各自的長度相應(yīng)地制成或仿形成該傳動構(gòu)件與一相鄰傳動構(gòu)件最靠近的軌跡。
全文摘要
一種用于將可轉(zhuǎn)動軸(12和14)連接在一起的傳動構(gòu)件(10)。軸(12和14)能夠繞其各自的縱軸線(12A和14A)轉(zhuǎn)動。另外,軸(12和14)可以相互繞一支點(diǎn)P樞轉(zhuǎn),該支點(diǎn)與傳動構(gòu)件(10)的幾何中心重合。傳動構(gòu)件(10)包括:一容納軸(12)榫舌(16)的凹槽(20);以及在軸(14)上形成一位于凹槽(18)中的榫舌(22)。凹槽(20)的表面(26)和榫舌(22)相對側(cè)上的表面(34)制成為在軸(12、14)的轉(zhuǎn)動軸線(12A、14A)相互轉(zhuǎn)動一預(yù)定的角度范圍內(nèi)使軸(12、14)和支點(diǎn)P之間最靠近的各自軌跡保持恒定。因此,由軸(12)、構(gòu)件(10)和軸(14)構(gòu)成的一通用連軸節(jié)(24)的總長度在軸(12、14)的樞轉(zhuǎn)預(yù)定范圍內(nèi)保持恒定。
文檔編號F16C1/04GK1272908SQ98809786
公開日2000年11月8日 申請日期1998年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月24日
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