包括一对限制在开长孔外壳内的冠齿轮元件的万向节头

摘要

一种万向节头,包括一个主动齿轮(2)、一个从动齿轮(1)和一个开长孔外壳(3),每个主动齿轮和从动齿轮装备着一个各自的冠齿轮组,而外壳限制牌啮合状态的主动齿轮(2)和从动齿轮(1)。外壳(3)包括一个长孔(11),从动齿轮(1)穿过所述长孔伸出,而且从动齿轮(1)能沿着所述长孔成角度地从一个主动齿轮(2)和被动齿轮(1)排成一线的第一位置运动到一个主动齿轮(2)和从动齿轮(1)大体上相互成直角的第二位置。一个导向零件(10)被装在从动齿轮(1)上并布置在外壳(3)内部,且沿着在外壳(3)内形成的一个导槽(17)中被安放。导向零件(10)引导从动齿轮(1)从所述第一位置运动到所述第二位置。

说明书

                      发明背景

1.本发明领域

本发明涉及万向节头，尤其是涉及一种旋转联结器，它能在两根轴处于从0°直到包括90°的任何角度将来自一根主动轴的甚至很大的驱动力传送到一根从动轴。

2.现有技术描述

冠齿轮类型的旋转联结器已经众所周知，其中主动和从动轴各自装备着一个齿轮齿的冠。当轴对准时，各自轴的冠沿轴向相互啮合；而当轴成角度地偏移时，至少一个冠的齿轮齿总是啮合在另一个冠的一对齿之间。用这种方法，动力能在从两轴对准位置到两轴以最大角度设置的范围内从主动轴传送到从动轴。这种类型的联结器在牙科工具中特别盛行。

在霍斯金斯(Hoskins)的美国专利No.1,241,118中披露一个上文介绍的旋转联结器现有技术实例。这个霍斯金斯专利象许多现有技术一样把齿轮安装在一个铰接外壳中，该外壳用来使每个齿轮的齿保持在相互正确的位置。美国专利No.636,476；2,316,243以及再版专利22,555中提供了用于沿轴向相互啮合冠齿轮联结器的齿轮组正确定位的其他铰接外壳的实例。

在纳森.D.霍斯金斯(Nathan.D.Hoskins)名下的美国专利No.4,789,377借助于提供含有一对具有半球面齿轮齿以及在邻接齿轮齿之间的半球面承窝的冠齿轮组的开长孔外壳，解决了许多与上述现有技术相关的问题。然而，根据美国专利No.4,789,377的万向节头仍被注意到几个限制其商业可行性的缺点。尤其是，已经发现，在冠齿轮组上的半球形齿轮齿加工十分困难，导致制造这种装置过分复杂和昂贵。

然而，这种现有技术万向节头的开长孔外壳装备着从动齿轮用的有差别的支承表面14、15，这些支承表面14、15在沿着外壳纵向尺寸的高度方面有差异。还有，这个专利介绍的装置需要使用一个捕获在可按角度运动的从动齿轮的轴上的摇动弹簧23，它因此被放入在冠齿轮组底面和有差别的支承表面14、15之间。在制造根据美国专利No.4,789,377的教导的装置中，业已发现，弹簧23的出现尽管是将主动和从动轴的齿轮组插入啮合接合的需要，却仍然有损于该装置的平稳工作，尤其是当从动齿轮运动通过其90°前进范围时，会造成弹簧23滑过有差别的支承表面14、15。

在美国专利No.4,789,377中介绍的万向节头的另一个缺点是：开长孔外壳的结构被证明是大得不符需要，并且对于特别重负载场合而言不够坚固。

以两个本发明人名义申请的两个美国专利No.5,545,091和5,569,090改进了美国No.4,789,377的万向节头，它提供具有带圆角梯形齿的冠齿轮组并因而易于制造，且取消可在开长孔外壳成角度地运动齿轮用的有差别的支承表面。在’091专利中，在主动齿轮上设一个压缩弹簧的方法使齿轮保持啮合，从而允许在从动齿轮从排成一线到90°位置的运动时向下推动主动齿轮。而在□090专利中，这是通过让一个齿轮上的齿比另一个齿轮上的齿短的方法来完成的。

然而，含有限制在开长孔外壳内的多个冠齿轮组的现有技术万向节头仍然伴随着一些缺点。尤其是，不论可在外壳内部运动的齿轮用的支承表面是有位差的或者连续的，它们都导致形状相对复杂和制造困难。此外，外壳的长孔在此是敞开的，齿轮组暴露出来，因而齿轮存在受灰尘和其他外部材料污染因而出现故障的危险。这与打算采用这些装置的基本应用之一，即作为一个套筒板手适配器来说具有特别的关系，这是因为，该装置在使用中将同样地被暴露在尘土和工作材料的刮屑中。

                  本发明概要和目的

因此，本发明的一个基本目的是：提供一种万向节头，它借助于一种允许万向节头在其90°工作范围内更加平稳和更加可靠工作的结构，来克服上文所述现有技术的缺点。

本发明的另一个目的是：提供一种万向节头，其中借助于提供一个引导活动齿轮从排成一行的位置前进到90°位置的中间零件，使可成角度地运动的从动齿轮不直接支承在外壳内部。

本发明的一个进一步目的是：提供一种万向节头，其中主动和从动两齿轮的冠齿轮组能被同样地制造出来。

因为本发明是对美国专利No.5,545,091和5,569,090中介绍的万向节头的改进，在此特意收编这些专利的全部作为参考。

本发明的上述和其他目的这样达到：借助于具有限制在一个开长孔外壳内的一个主动齿轮和一个从动齿轮的一个万向节头，它允许从动齿轮相对于主动齿轮在90°范围内成角度地运动。根据本发明，一个导向零件被装在外壳内部的可成角度地运动齿轮上，并与切入外壳的导槽合作，以便在该齿轮的90°行进范围内引导它，在此同时还在整个所述范围内将冠齿轮对保持在正确的啮合接合状态。

最好是，导向零件包括一个弧形部分，它位于外壳长孔之下并且不论齿轮的角度位置如何都能防止外部材料进入外壳。

最好是，弧形部分引导运动齿轮围绕与两齿轮旋转轴线垂直并且偏心的一根轴线转动。

根据本发明的另一个最佳实施例，引导零件呈半圆形，并放置在外壳内形成的一个互补的半圆导槽中。

根据本发明的又一个最佳实施例，引导零件包括一个刚性固定在其上或者与其做成一体的环形套管，它围绕着可成角度地运动的齿轮并保持后者在外壳内的正确轴向对准。

下面参照附图，详细介绍本发明的最佳实施例，使本发明的上述和其他目的以及优点更加明确，其中：

图1是根据本发明的一个万向节头实施例的透视图；

图2是图1万向节头的透视图，其中一半外壳已摘除，从而显示出相互呈90°取向的主动轴和从动轴；

图3是已摘除齿轮的半壳之一的透视图；

图4是图3半壳的侧视图，为了便于理解，其中在分离面处的表面用剖面线表示；

图5是在图1实施例中使用的导向零件的透视图；

图6是与图4类似的侧视图，但显示出已就位并处于排成一行位置的齿轮；

而图7是与图4和6类似的侧视图，但显示出已就位并处于90°位置齿轮。

                 最佳实施例详细描述

现在参见图1，根据本发明的万向节头包括一根主动轴2以及一根可成角度地运动的从动轴1。主动轴2和从动轴1借助于一个由一对半壳6、7组成的开长孔外壳3而啮合。组装后外壳3含有一个弧形长孔11，它从外壳3顶部延伸到其一个侧面稍下方。该长孔允许主动轴1从图1所示排成一行位置成角度地运动到图2所示的90°位置，并允许采取任何中间角度位置。可以理解，图1中的分离面25平分长孔11，而且外壳3相对于分离面25对称，因此半壳6、7相互呈镜面图象。

本发明万向节头打算主要用作套筒板手之类的一个适配器，主动轴2下端装备一个具有在内部形成的正方形插口的接头9，而从动轴1装备着名为正方形突起8的相应阳插口接头。

从图1中通过长孔11还可以看到导向件的弧形部分20，下文将对其作更详细的介绍。图1表明，弧形部分20还被用作防止泥和碎物进入外壳的遮蔽物。

在图2中，半壳6已被摘除，还可看到冠状齿轮组按90°取向啮合。这张图更清楚地显示出根据本发明的新颖导向零件10。从图2可以看出，导向零件10被俘获在可成角度地运动的轴1上，致使轴1可相对于零件10自由转动。导向零件10的弧形部分20被接纳在一个圆形导槽17中，所述导槽在半壳6、7中相对较深地形成。弧形部分20有一个大体上大于从动齿轮1轴直径的宽度(或者说轴向长度)，致使槽11的整个宽度和长度被弧形部分20封闭。

从图2还可看到导向零件10的环形套管15的一部分，该套管围绕着从动齿轮1的轴，并从它的冠齿轮组基部延伸到弧形部分20。尽管套管15可做成分离并刚性地固定在一起的多个件，但在这个实施例中它做成与弧形部分20在一起的单件形式。件15和20也可互不连结，但这在目前不是最佳的形式。

在本发明中用于主动和从动齿轮两者的冠齿轮组可用与美国专利No.5,569,090中主动齿轮用的相同方法制成，因此在此不再重复描述。然而十分清楚，用作从动齿轮1的冠齿轮跟用作主动齿轮2的冠齿轮一样可以具有一个平坦的底部，这是因为在这个实施例中齿轮1不是支承紧靠在外壳上，而宁可说是紧靠在套管15的平坦的环形底部上。还有，在本发明中，一个齿轮组的齿不必比另一齿轮组的齿更短，尽管这当然不排除在外。

图3显示半壳7本身，以便更好地描述在本实施例中的外壳内部形状。圆形导槽17以及它的弧形范围在这张图中看得更加清楚。十分明显，半圆柱凹槽14接纳主动齿轮2的轴的一半，而另一半由半壳6的镜面图象接纳。主动齿轮2的冠齿轮组的平坦底部座落在平坦的环座12中。

多个螺孔13用来在齿轮1、2和导向零件10已到位之后组装半壳6和7。实际上，只是在一点上半壳6和7不是相同的镜面图象，那就是在一个半壳中孔明显地加工出螺纹并且是盲孔，而在另一个半壳中孔是平滑和有座面的。

部分圆柱表面4连续地提供用于主动齿轮2的冠齿轮组的间隙，并且还在套管15和可按角度运动齿轮1的冠齿轮组与齿轮2处于排成直线的位置时接纳套管15和齿轮1的冠齿轮组。而当套管15和可按角度运动齿轮1的冠齿轮组与齿轮2处于90°位置时，部分圆柱表面5为套管15和齿轮1的冠齿轮组提供间隙。在表面4和5中没有一个必需是支承表面，这是因为用于齿轮2的足够的支承表面由座12提供，而用于齿轮1的足够的支承表面由套管15提供。所以，与上文所述的现有技术相比较根据本发明的外壳内部形状精度显著降低。

表面4和5经过一个相对平坦的区域16连续地合并，所述区域16允许从排成一线位置运动到90°位置的齿轮1和套管15通过。区域16在半壳7内处于与座12最深部分大致相同的深度；然而如后面一些图所示，导槽17还更深地延伸，而且这样的导槽存在于它的整个弧形范围之中。

在图4中从侧面显示同一半壳7。在分离面处的表面用剖面线表示，以便更全面地理解外壳的内部形状。如图4所示，导槽17从位于左手侧的端部18连续延伸到位于右手侧的端部19。导槽17具有不变的深度，它延伸接近但不贯穿半壳7的较远侧。相对于该半壳的其他一些表面而言，导槽17在中间区域接合范围16中最浅，而在终端部分18和19中最深。

图5以透视图形式显示导向零件10。套管部分15与圆弧部分20整体地形成，并包括一个接纳从动齿轮轴的孔21。如图2所示，孔21穿透零件10。

图6与图4相同但包括处于排成一线位置的齿轮1、2和导向零件10。从图6可清楚地看出，弧形部分20的一端22位于或接近导槽17的端部18，而弧形部分20的另一端23正好盖住长孔11的90°端部。

图7与图6的差别在于内部零件处于90°位置。如图所示，弧形部分20的端23现在位于或接近导槽17的端部19，借此弧形部分20的另一端22正好盖住长孔11的排成一行端部。在该实施例中导向零件10的弧形范围约为217°，因而不论齿轮1和2的相对角度取向如何，均允许长孔11从内侧连续地被覆盖。

从图5-7清楚地看出，在这个实施例中导向零件10的弧形部分20是一个圆筒形一部分，它的轴线在该组装后的装置中是与齿轮1、2旋转轴线垂直并且偏心地定向的。因此本发明该实施例的区别特征是：可按角度运动的从动齿轮1在从排成一线位置转动到90°位置期间是围绕着所述圆筒一部分的轴线被引导的。

因此，根据这个本发明实施例的万向节头可由仅仅四个刚性件构成，这些件与可用于上述现有技术的件相比具有更加规则的几何形状。最好是齿轮和半壳由金属制成，而导向零件10可用金属或坚固的塑料制成。

尽管上文已结合不同的最佳实施例详细介绍了本发明，对于熟悉此项技术的人们来说能够明白，这些实施例仅作描述之用，不对本发明构成限制。而熟悉此项技术的人们在阅读本说明书后很容易做出各种变形和等同技术的替代，这些变形和替代均未超出所附权利要求规定的本发明真实范围和精神。