CN1040037C - 使外部构件与轴摩擦连接的联轴节 - Google Patents

Abstract

联轴节(10)包括一个装在轴(1)上的套筒部分(3)，套筒部分(3)上有一个设计成螺旋面(5)的外周面(11)。套筒部分(3)在其一端与一个要固定在轴(1)上的联接件结合在一起。在套筒部分(3)上还装有一个夹紧环(8)，夹紧环(8)的内周面(13)设计成一个螺旋面(7)。相对于套筒部分(3)转动夹紧环(8)，可使套筒部分(3)夹紧在轴(1)上。

Description

使外部构件与轴摩擦连接的联轴节

使外部构件与轴摩擦连接的联轴节已知有多种结构形式。

由DE-GM1895907得知一种此类联轴节，它用于连接两个排成直线彼此对接的直径相同的轴端。对接处由一个装在轴端上的内圆柱形套筒搭接，此套筒在某一位置开纵槽，并在其外周沿轴向相继地设螺纹和锥面，锥面部分的壁厚离螺纹越远处越小。在锥面上装一个无切槽的锥环，用一个拧在螺纹部分上的螺纹环将锥环压在锥面上，使锥面受环向张力，而套筒部分则在径向压缩的情况下与两个轴端摩擦连接。

由CH-PS265280已知一种联轴节，用于将连接法兰和轴相联结。它仍然有一种带外锥面并沿轴向紧接着此锥面制有螺纹的套筒件。螺纹环将连接法兰向锥面上方拉。

按FR-RS1361776以上位概念为基础所介绍的联轴节中，将套筒件设计为双锥环，它的中央壁厚最大，并将其搭接在两个排成直线直径相同的轴端的接缝处。在这两个外锥面上装有两个无切槽的外锥环，它们通过沿周向分布的一个个螺钉相互拉近，从而将双锥环径向地夹紧在轴端上。在另一种结构型式中只有一个比较简单的锥环，它与一个沿径向外伸的外部构件结合成一体。可通过一些沿周向分布的装在外部构件上的螺钉，将锥环拉紧在套筒件的锥面上。

在DE-OS12944751中采用了另一种结构。该处的外部构件有一个圆柱形轴凸肩，凸肩上装有一个设计成双锥环的薄壁锻环，其锥面上装了两个无切槽的锥环，通过沿圆周分布的螺钉将它们对拉，从而将此锻环和圆柱形凸肩夹紧在轴上。

所描述的各种结构形式的共同点是，除锥面外还采用螺纹装置，用来为使锥形件摩擦夹紧而造成必要的沿轴向的移动。除锥面外必须还要有螺纹装置的做法其带来的结果是，不仅提高了制造成本，而且增加了装配的困难，因为必须走过很长的旋转行程。在那些设置沿周向分布螺钉的结构形式中更是如此，此时还会产生拉斜的问题。

DE10689506中公开了一种用于设在光滑轴上的套筒的偏心固定装置，利用该装置将一个制动环装在上述轴上并使套筒从外面包住制动环。在套筒相对轴转动时，靠摩擦力将制动环保持在轴上，从而使套筒相对制动环转动。这种相互关联的是偏心的环形面。

这种布置的固定作用不可靠，且仅能承受较小的转动力矩。这种夹持只能对两个相对设置的，沿切线方向几乎被限制的位置上承载，这将使得套筒的径向位置根据向后仰的夹持角而变化。

由GB-PS293122已知一种结构，它有两个套装在一起的螺旋环，螺旋环则位于轴和外部构件的槽的一个空腔中。这两个螺旋环通过反向旋转产生摩擦。然而，这与按本发明思想的联轴节无关。

本发明的目的是提供一种将外部构件与轴通过摩擦连接在一起的联轴节，它的结构简单，便于操作。

在将联轴节固定在轴上时，应使夹紧环相对于套筒部分转动，螺旋面相互滑过，通过其升程使套筒部分径向压缩，从而实现套筒部分和轴的摩擦连接。偏差适当时夹紧环所需的转动量是很小的，例如最大约为45°，也就是只需要插在夹紧环上的旋转工具走一个单独的行程，使联轴在进入运行前被固定，而不需要转动许多圈，或多个螺钉每个都转许多圈。此外，也不要求从端面接近夹紧环，这就是说，联轴节所占体积主要限于夹紧环的宽度。

至摩擦夹紧为止所必要的旋转行程还取决于螺旋面沿周向的升距。但升距在任何情况下均应小到能使结构是自锁的，亦即在夹紧状态下无需附加的锁紧装置。

脱开联轴节通过沿夹紧时相反的方向转动夹紧环来加以实现。此时必须克服自锁作用，也就是说，必要时应施加一个较大的分离力矩。

在夹紧状态下，夹紧环螺旋面沿周向的很大部分(通常大于315°)以其整个面积紧贴住套筒部分的螺旋面。这种紧贴在均匀和较低的面压力下实现的，因而可以避免材料局部过载。

允许通过套筒部分摩擦传递给轴的扭矩大小，显然取决于拧紧夹紧环的紧度。为了提高扭矩，在套筒部分螺旋面上(或在多个制在套筒部分上的螺旋面上)并排地安装多个可彼此独立操作的夹紧环。

这些夹紧环可单个地分别按紧，此时例如用手造成的可供使用的拧紧力矩是使用的好几倍。

在首先要加以介绍的一种结构形式中，具有连接功能的构件，例如连接法兰盘或与相配齿啮合的制有齿的部分，它们与套筒部分结合在一起。

在另一种结构方案中，按本发明的两个联轴节彼此连接，构成一个真正的联轴节，利用它可将两个排成直线的或基本上排成直线的轴端互相传据连接。

夹紧环可仅用于固定，在这种情况下其外周制有六角面或其它类似的结构。还可以在工作中将扭矩通过适当的装置，例如齿轮或链轮传给夹紧环，此时与扭矩相应地能使连接变得越来越牢固。

在所有的结构形式中，相对于轴的中心线而言的螺旋面半径，沿周向与角度成比例地增加，然后在某个地方跳回原来的半径。通常大约经360°后发生这种情况。但也不能排除在一些结构形式中顺周向使其回跳大大提前，例如在180°后便已经发生。

联轴节处于夹紧状态时，外部构件内周面上和轴的外周面上的螺旋面回跳部位互相不再邻接，而是彼此沿周向错开一个传动角度，此转角是为了将机构从滑动配合到固定在轴上所必须的。

在外部构件内周面的过渡面和轴外周面的过渡面之间因互相分开而形成一个空腔，水分和空气可侵入其中。从而在这一区域内会产生腐蚀，当联轴节用于腐蚀性环境时情况将更加严重。

在这以后若要开联轴节，则两个由螺旋面构成的周面应相向回转，此时，过渡面的棱边到达周面上腐蚀区。因此会使联轴节脱开产生困难，或完全不能脱开。各周面棱边的附近地区会在相配表面的腐蚀部分造成粘附(咬死)。

因此本发明的进一步的目的是设计一种上述类型的联轴节，它在脱开时不会受到以上所述的这种方式的阻碍。

这一目的通过采用下述结构来实现，即在本发明所提供的联轴节中，在夹紧环的内周面上从周面上较大半径向相邻的较小半径过渡的位置起，沿脱开方向的一种相应最大转角的角度范围内，在周面上设置沿径向处于螺旋面假想延续面之内或之外的槽。

为此螺旋面在某个角度范围内向内或向外偏离，使螺旋面从较小的半径到较大半径的过渡面棱边不再紧靠在相配面上，而是看起来在一定程度是上悬空的。于是，当构件相向回转时，棱边不再陷入相配面的腐蚀区和因该处可能存在的表面缺陷而受到制动。

在根据本发明的联轴节中，上述的槽是与公共轴线同轴的圆柱形面，但它们具有不同的半径。那些过渡面的棱边在一定程度上处于自由状态的槽，成为与轴线同心的圆柱形面，它们可在零件绕此轴线转动时通过铣削比较容易地制成。

附图表示了本发明的几个实施例。其中：

图1，第一种联轴节结构形式按图2中I-I线通过轴线的纵剖面；

图2，图1的左视图；

图3，按图1中III-III线的横剖面放大图；

图4，另一种结构的联轴节纵剖面；

图5，具有两个联轴节的联轴器纵剖面；

图6，图5中沿VI-VI线的剖面图；

图7和图8，其它结构形式的联轴节与图5和6相应的视图；

图9至11，其它结构形式联轴节纵剖面和外视图；

图12，另一种结构形式联轴节纵剖面图；

图13，结构形式略有改变的联轴节与图3相应的横剖面图。

图1和2中其总体用标号100表示的星形盘用于与图1中点划线表示的轴1相联结。它包括一个有三个臂13的法兰盘11，臂13互成120°，盘上设有一个与轴1相配的孔12，每个臂上有与轴线2相隔一定距离处制有一个螺纹孔14，它们用来与其它构件，例如弹性连接盘等相连接。

套筒状的联轴节10与法兰盘11结合成一体，联轴节10有一个套筒部分3，套筒部分上有一个圆柱形的与法兰盘11的孔12对齐的内周面4和一个由与轴线2平行的线生成设计成螺旋面5的外周面。在套筒部分沿周向互隔90°的四处，制径向贯通其长度直至接近法兰盘11的纵向槽6。在螺旋面5上装有一个沿周向封闭的夹紧环8，夹紧环的内周面设计成一个相应的螺放面7，此环的外周面上制有六角板手面9。

套筒部分3朝背离法兰盘11的一侧沿轴向前伸并超过压紧环8，在该处的外圆周上制有一个环形槽41，以安装一个在图1中被取走了的卡环42(见图4)，此环可使处于非夹紧状态下的夹紧环8仍固定在套筒部分3上。

可借助于图3详细说明联轴节10的结构。剖示图中用虚线表示了一个直径16的假想圆柱面15。在横截面的前两个象限中，构成夹紧环8内周面的螺旋面7位于假想圆柱面15以外，以后两个象限中则在假想圆柱面15里面，螺旋面7和螺旋面5的当地半径按图3从时钟“12时”的位置起顺时针方向几乎绕360°与角度成比例地减小，并在一个很小的过渡区从最小半径位置18过渡到在位置17的最大半径上。当轴1的直径为100毫米时，位置17和18之间的半径差例如为2毫米。当螺旋面7和5相对转过36°角时，可消除0.2毫米径向偏差，这对于大多数情况已经足够。若考虑拉——转行程则也不会超过45°。

只要研究一下套筒部分3上壁厚最大的位置亦即螺旋面5的最大半径位置20，便易于了解机构的夹紧动作。当夹紧不固定不动而按图3中的顺时针方向移动此位置20时，它将连续地依次紧靠在螺旋面7上半径越来越小的地方。其结果是使位置20沿径向向内收缩，并且用摩擦力紧夹在轴1上。

夹紧环8外周面的形状在图1至3所示的实施例中被设计成六角板手面，如同在其他的实施例中一样，只能把这看作是一种举例。当然也可以是别的易于旋转夹紧环8的结构型式，例如设计成一个带钩形板手啮合槽的外圆柱面。

在其它实施例中的构件只要作用相同均采用同一个标号。

图4中其总体用标号200表示的联轴节装置中，星形齿轮21与联轴节10结合成一体，联轴节10与图1至3中所介绍的结构相同。星形齿轮21的齿22插入连接套筒24上相应的齿23中。

图5和图6中其总体用标号300表示的联轴节中有两个联轴节19，它们互相面对的那一侧设有一个牙嵌联轴节30。图5左边的联轴节10在其右端有一个起联轴作用的元件即凸块25，它插入图5右联轴节10的左端叉形臂27之间的槽26中，从而构成一种刚性的传扭连接。

在图7和8所示的联轴器400中，两个联轴节10各有一个沿轴向外伸的凸肩28，凸肩外周面不是圆形，而例如设计成六面体29，它们从两侧一个具有与之相配形状的槽31的连接套筒40中，连接套筒40用弹性合成材料制成。利用联轴器400可使两个轴端1′和1″构成具有缓冲效果的传扭连接。

图9所示的联轴器500中仍有两个联轴节10，它们可以固定在相应的轴端上并具有起离合作用的元件即轴向凸肩38，凸肩的端面彼此相对，凸肩中设有与轴线平行彼此对齐的孔32，孔中装有销子，销子跨接在接缝处用来传递扭矩。

图10所示的联轴器600中，两个联轴节10的套筒部分3通过一个空心圆柱状连接部分34彼此相连。通过在连接部分34中制有适当的槽35，将其设计成螺旋弹簧36，它成为这两个联轴节10之间的一个弹性联轴器50。用联轴器600可以补偿互相连接轴端的一定量的直线误差(或对准误差)。

图11所示的联轴器700中，在两个联轴节构10和10′之间也有一个空心圆柱状连接部分44，在图示的情况下显然是刚性的。

在图11的左半部，轴端1′上装有一个带薄壁轮毂39的锥齿轮37，在轮毂39上装着联轴节10。拧紧联轴节10时，使离合器700一方面与锥齿轮37另一方面与轴端1′均连接起来。

在图11的右则，该处的联轴节10′在套筒部分3的同一个螺旋面5上装了两个并靠在一起的夹紧环8，可以将这两个夹紧环8拧紧至一个极限扭矩，使轴端1′圆周面上可传递的扭矩得以增加。在图11的中部，其上半部用点划线表示，例如它被设计为用于双滚链的链轮43，因此也可以在连接部分44上作用一个扭矩。

此外，在联轴器700中，轴端1″的直径比轴端1′的大。在所有其他的结构形式中也可以是这种情况。

在图12的结构形式800中，借助于联轴节10在轴1上固定了一个链轮45。此处联轴节10的夹紧环8与别的结构形式不同，它没有板手工作面，而是在夹紧环8上制有链轮45。工作时，亦即在轴1旋转时，扭矩持续不断地经过链轮传入夹紧环8。板手面只是用在进入工作前的开始时拧紧联轴节10，也就是在轴1旋转以前。在这种情况下夹紧环8可以在某种程度上认为是链轮45的轮毂。当螺旋面5、7按扭矩的转向相应地定位时，这种结构将随扭矩的增大而可使其连接越来越牢固。为了得到完全是第一次初始的拧紧，可以用手或工具来进行。因此在结构形式800中，即使在联轴节10运转时，夹紧环8还有一个功能。

图1至3的星形盘100中开了四个长槽6，对此只应理解为是一种举例。其它结构形式中的套筒部分只在一处开槽。重要之点仅在于，在纵槽6所在的区域内设有沿轴向延伸的螺旋面5、7，因而可在特别容易变形的区域内产生径向压缩，并且不出现大的力损失。

图13表示了螺旋面5、7的造型，这种螺旋面可用于前述诸结构形式的联轴节中。

在图13的与图3相应的剖面图中，用虚线表示了一个直径16的假想圆柱面15。在其横截面的前两个象限中，构成夹紧环8内周面67的螺旋面7位于假想圆柱面15之外，而在后两个象限中则在假想圆柱面15的里面。螺旋面5的当地半径从图2所示的最大半径位置17起，顺时针方向几乎绕360°与角度成比例地减小，并在最小半径位置18处沿过渡面19重新回跳到最大半径。过渡面19在位置20处转移动到螺旋面5的最大壁厚区。

相应地，对于构成夹紧环8内周面67的螺旋面7也是如此。它从最小半径的位置51起，经过渡面19′，转移到最大半径处的位置52。在位置51处构成棱边20′。

从过渡面19、19′互相邻近的原始位置至图示的夹紧位置，角度53大约转过35°。

当夹紧环8的内周面67在过渡面19、19′之间沿螺旋面7的方向延续时，便勾画出一个假想的面54。螺旋面5的延续则按假想面55进行。当拧紧联轴节时，在过渡面19和19′之间的区域56是空开的，也就是说，水分和腐蚀性气体可从外部侵入。在某些情况下，沿假想面54延续的内周面67可能被腐蚀，沿假想面55延续的外周面68则在区域58内被腐蚀。以后，当应该脱开夹紧装置时，这意味着应使套筒部分3相对于固定不动的夹紧环8沿箭头59的方向往回转，从而使棱边20、20′在被腐蚀区57和58相遇。这就要求刮下这些地方的腐蚀产物，或使棱边20、20′在腐蚀产物上滑过。其结果是导致此装置咬死(粘附)而不可能脱开。

实际上在夹紧环8的内周面67上，从过渡面19′起设有一个位于螺旋面7的假想面54之外的槽60、槽60是通过一个与轴线2同轴的圆柱面来构成的，它在假想面54之外并与之有一定距离处亦即在位置52处与过渡面19′相衔接。槽60沿着松开夹紧装置时相对于套筒部分3的移动方向61，在角62的范围内延伸。这一角度等于夹紧时套筒部分3和夹紧环8彼此相对转过的最大转角，大约为45°。相应地，沿径向处螺旋面5假想延续面55之内的槽64与过渡面19在位置18处衔接。槽64从位置18出发，沿松开时套筒部分3相对于固定的夹紧环8的转动方向65，在角66范围内延伸。这一角度等于所出现的最大夹紧角。

以此方式使这两个菱边20、20′如可由图中清楚地看出的那样，在它们的周围是有空隙的，因此在松开夹紧装置时，无需克服由于材料腐蚀表面的外形所引起的阻力。

在图中对槽60.64沿径向深度作了夸张的表示。实际上此径向空隙有0.5-1毫米便已足够。

Claims (7)

1.使外部构件与轴(1，1′，1″)摩擦连接的联轴节，它包括一个通过内周面(4)装在轴(1，1′，1″)上的套筒部分；一个以相应的内周面靠在外周面上且沿周向不可分的设置于套筒部分的外周面上的夹紧环(8)，由此使相对套筒部分外周面的位移在径向上是可收缩的并可由摩擦力将其夹持于轴(1，1′，1″)上；其特征在于，套筒部分(3)至少沿其长度的一部分和至少在周向的一处具有纵向槽(6)；套筒部分(3)的外周面是一个螺旋面(5)，该面按纵向槽(6)的长度沿轴向延伸，螺旋面(5)与套筒部分(3)结合在一起，且与套筒部分(3)的内周面(4)同轴并由与轴线(2)相平行的线生成，且其沿周向有一个处于自锁范围内的升距；夹紧环(8)是可以转动的且其内周面是一个与套筒部分(3)的螺旋面(5)相对应的螺旋面(7)，在转动夹紧环(8)时，该面与套筒部分(3)的螺旋面(5)共同作用。

2.按权利要求1所述之联轴节，其特征为：套筒部分(3)上并排地装有多个可互相独立操作的夹紧环(8、8)。

3.按权利要求1或2所述之联轴节，其特征为：连接部分(11、21、25、27、28、38、34、44)与套筒部分(3)结合在一起。

4.按照权利要求1或2所述之联轴节，其特征为：为了将轴端(1′、1′1″)连接起来，通过连接部分(25、27、40、33、50、44)使联轴节(10)与另一个结构相同和同轴设置的联轴节(10)连接起来。

5.按照权利要求1或2所述之联轴节，其特征为：夹紧环(8)上设有在工作中传入扭矩的链轮(45)。

6.按照权利要求1或2所述之联轴节，其特征为：从周面(11′、13′)上较大半径向相邻的较小半径过渡的位置(18、52)起，沿脱开方向(61、65)的一个相应最大转角(62、66)的角度范围内，在周面(11′、13′)上设置沿径向处于螺旋面(5、7)假想延续面(54、55)之内或之外的槽(64、60)。

7.按照权利要求6所述之联轴节，其特征为：槽(60、64)是与公共轴线(2)同轴的圆柱形面，但它们具有不同的半径。

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