CN102207136B - 轴连结装置以及扭矩限制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于形成液压通路的焊接部很难破坏，且可靠性强的轴连结装置及扭矩限制器。筒部件的第二筒部件的第一部件(170)在液压通路(126)的轴方向的一方侧，具有向径方向的外方侧突出的环状径方向突出部(181)；第二筒部件(111)的第二部件(171)在液压通路(126)的轴方向的一方侧具有内周面(242)和第一径方向突出部(201)，该内周面(242)位于比液压通路(126)更靠径方向的外方侧的位置，该第一径方向突出部(201)位于比上述内周面(242)更靠轴方向的一方侧的位置，并向径方向的内方侧突出。使径方向突出部(181)和第一径方向突出部(201)对接，并将对接的部件彼此焊接以构成一体。

Description

轴连结装置以及扭矩限制器

技术领域

本发明涉及轴连结装置以及扭矩限制器。

背景技术

以往，作为扭矩限制器，公开有日本特开昭62-159815号公报(专利文献1)所述的扭矩限制器。

这种扭矩限制器包括轴部件和外嵌到该轴部件的筒部件，该筒部件具有环状的油压通路。

上述油压通路沿轴部件的轴方向延伸。上述筒部件具有筒状的第一部件和筒状的第二部件，上述第一部件的内周面经由油压通路与第二部件的外周面在径方向相向。

上述第一部件和上述第二部件在轴方向上与油压通路的一端邻接的第一部位以及在轴方向与油压通路的另一端邻接的第二部位通过焊接而接合。上述油压通路在轴方向上与上述第一部位重合，并且在轴方向与上述第二部位重合。

上述扭矩限制器通过将油封入上述环状的油压通路而使油压通路向径方向扩张，缩小上述筒部件的第二部件的内周面的直径，而将该内周面按压到轴部件的外周面，使筒部件和轴部件摩擦结合，从而在轴部件与轴部件之间传递扭矩。

上述扭矩限制器在预定以上的扭矩作用于筒部件与轴部件之间，从而轴部件相对筒部件发生相对旋转的情况下，与上述油压通路连通的、与放油通路的油压通路侧相反的一侧的密封的端部因上述相对旋转而破裂，而相对外部开口。就这样，将上述油压通路内的油排出到外部，解除筒部件与轴部件的磨擦结合，从而阻断筒部件与轴部件之间的扭矩传递。

专利文献1：日本特开昭62-159815号公报(图1)

在上述以往的扭矩限制器中，由于在传递扭矩时，使油压通路向径方向扩张，而将筒部件按压到轴部件，因而在传递扭矩时，上述油压通路的两侧的焊接部始终沿作为骨裂方向的径方向受到拉伸应力。由此，引起上述焊接部的周边的疲劳，而难以防止上述焊接部的破坏。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种用于形成液压通路的焊接部很难破坏、寿命长、可靠性强的轴连结装置以及扭矩限制器。

为了实现上述目的，本发明的轴连结装置，

包括轴部件和外嵌到该轴部件的筒部件，

上述筒部件以及上述轴部件中的一方的部件具有液压通路，该液压通路用于在上述一方的部件与上述筒部件以及上述轴部件中的另一方的部件之间传递扭矩时，将上述一方的部件的周面按压到上述另一方的部件的周面，

上述液压通路沿上述一方的部件的大致轴方向延伸，

上述一方的部件具有：环状的第一部件，其具有上述一方的部件的上述周面；环状的第二部件，其经由上述液压通路与上述第一部件相向，

上述第一部件具有环状的径方向突出部，该径方向突出部在上述液压通路的上述轴方向的一方侧，向上述一方的部件的径方向的与上述另一方的部件侧相反的一侧突出，

上述第二部件在上述液压通路的上述轴方向的一方侧具有：相对上述液压通路位于与上述径方向的上述一方的部件的上述周面侧相反的一侧的周面；和环状的径方向突出部，其位于该周面的上述轴方向的一方侧，并且向上述径方向的上述另一方的部件侧突出，

具有焊接部，该焊接部对上述第一部件的上述径方向延伸部的前端位置的周面和上述第二部件的上述径方向延伸部的上述前端位置的周面进行一体化，并且相对上述液压通路位于与上述径方向的上述一方的部件的上述周面侧相反的一侧。

根据本发明，由于构成上述液压通路的第一部件以及第二部件的各个，在相对上述液压通路与上述径方向的上述一方的部件的上述周面相反的一侧，具有环状的径方向突出部的前端，对位于第一部件的径方向延伸部的前端的周面和位于第二部件的径方向延伸部的上述前端的周面进行焊接，因而与以往的结构相比，能够大幅缩小作用于焊接部的应力。由此，不受焊接的未焊透、焊透过度等影响，并能够大大抑制用于形成液压通路的焊接部的破损。

并且，本发明的扭矩限制器，其特征在于，

包括本发明的轴连结装置，

通过由封入到上述液压通路的液体使上述液压通路沿上述径方向扩张，使上述轴部件和上述筒部件摩擦卡合，并且通过对封入到上述液压通路的液体进行去除，使上述轴部件相对上述筒部件进行相对旋转。

根据本发明，与以往的扭矩限制器相比，能够抑制用于形成油压通路的焊接部的破坏，并能够延长寿命、提高可靠性。

根据本发明的轴连结装置，与以往的结构相比，能够大幅缩小作用于焊接部的应力，从而不受焊接的未焊透、焊透过度等影响，并能够大大抑制用于形成液压通路的焊接部破损。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的扭矩限制器的轴方向的剖视图。

图2是用于说明上述实施方式的扭矩限制器的焊接部的结构的示意图。

图3是用于说明表示作用于扭矩限制器的应力分布的有限单元法(FEM)解析结果的图。

图4是用于说明表示作用于扭矩限制器的应力分布的有限单元法(FEM)解析结果的图。

图5是本发明的变形例的扭矩限制器的对应于图2的图。

标号说明

101...筒部件；102...轴部件；120...轴部件的进行摩擦卡合的外周面；121...筒部件的进行摩擦卡合的内周面；126、326...油压通路；170...第一部件；171、303...第二部件；181...第一部件的径方向突出部；201...第二部件的径方向突出部；203...焊接部；242...第二部件的内周面；301...第一第一部件；302...第二第一部件。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明的一实施方式的扭矩限制器的轴方向的剖视图。

该扭矩限制器具有作为一方的部件的筒部件101、作为另一方的部件的轴部件102、剪切阀(shear valve)106、球轴承117以及球轴承118。

上述筒部件101由第一筒部件110和第二筒部件111构成。上述第一筒部件110具有作为一方部件的周面的、大致呈圆筒状的内周面121。该内周面121在进行动力的传递时，与作为另一方部件的周面的、轴部件102的外周面120摩擦结合。作为扭矩传递面的轴部件102的外周面120和筒部件101的内周面121，通过进行处理温度在400度以上且420度以下的低温氮化处理而固化。上述轴部件102的包含外周面120的表层部形成氮化物层，并且筒部件101的包含内周面121的表层部形成氮化物层。这两个氮化物层的层厚均为2μm以上且3μm以下。并且，这两个氮化物层的硬度为大致相同的硬度，这两个氮化物层的维氏硬度Hv均为600Hv以上。其中，扭矩传递面可以不进行氮化处理，并且，扭矩传递面的硬度也可以采用除上述硬度之外的硬度。

上述轴部件102具有主体部108，其具有上述外周面120；断面大致呈L字状的卡合部109，其从主体部108的外表面突出。在上述轴部件102的外周面20与筒部件101的内周面121之间，填充作为防烧结用润滑油的透平油、牵引油。

上述第二筒部件111具有大致呈圆筒状的内周面124，该内周面124与第一筒部件110的大致呈圆筒状的外周面123抵接。上述第二筒部件111具有剪切阀安装孔130和作为夜压通路的一例的环状的油压通路126。上述油压通路126形成于第二筒部件111的内部。上述油压通路126以沿着第二筒部件111的内周面124的方式按照预定的长度沿轴方向延伸。

上述剪切阀106嵌入剪切阀安装孔130中。在上述剪切阀106嵌入剪切阀安装孔130中的状态下，剪切阀106的一端部比第二筒部件111的外周面更向径方向的外侧突出。并且，上述截面大致呈L字状的卡合部109具有径方向延伸部和轴方向延伸部。上述径方向延伸部从轴部件102的主体部108沿大致径方向延伸，并在轴方向与第二筒部件111的端面相向。并且，上述轴方向延伸部与上述径方向延伸部相连，并沿着第二筒部件111的外周面向轴方向延伸。上述剪切阀106的上述一端部被卡合部109的上述轴方向延伸部卡合。

上述剪切阀106具有只有一端开口的管子127。该管子127在剪切阀106嵌入剪切阀安装孔130中的状态下大致沿轴部件102的径方向延伸。并且，管子127的封闭侧的一端部在剪切阀106嵌入剪切阀安装孔130的状态下向比第二筒部件111的外周面更靠径方向的外侧突出。上述管子127的与封闭侧相反的一侧的开口与油压通路126的一端连通。上述油压通路126的剪切阀106侧形成密封空间。

上述球轴承117具有：内圈140，其以外嵌方式固定在轴部件102的外表面；外圈141，其以内嵌方式固定在第二筒部件111的内表面；球142，其配置在内圈140的轨道面与外圈141的轨道面之间。并且，上述球轴承181具有：内圈144，其以外嵌方式固定在轴部件102的外表面；外圈145，其以内嵌方式固定在第一筒部件110的内表面；球146，其配置在内圈144的轨道面与外圈145的轨道面之间。上述球轴承117以及118在轴部件102相对筒部件101进行相对旋转时，使轴部件102能够相对筒部件101旋转地对该轴部件102进行支承。

图2是用于更便于理解地说明上述一实施方式的油压通路126的两侧的焊接的示意图。

如图2所示，上述第二筒部件111具有环状的第一部件170和环状的第二部件171。上述第一部件170和第二部件171经由油压通路126在径方向相向。换句话说，油压通路126的内表面包括在径方向相互相向的第一部件170的外周面和第二部件171的内周面。

上述第一部件170具有筒状部180和环状的径方向突出部181。上述径方向突出部181在作为轴方向的一方侧的油压通路126的轴方向的球轴承117(参照图1)侧，从筒状部180相对油压通路126向与径方向的内周面121(参照图1)侧相反的一侧即径方向的外方侧突出。上述径方向突出部181的轴方向的球轴承118(参照图1)侧(轴方向的另一方侧)的端面，具有扩径部185和径方向延伸部186，扩径部185的直径随着靠向轴方向的一方侧逐渐扩大，径方向延伸部186从扩径部185的径方向的外方侧的端部沿径方向的外方侧(相对扩径部185与摩擦卡合的径方向的内周面121侧相反的一侧)延伸。

上述第二部件171在油压通路126的轴方向的球轴承117侧(轴方向的一方侧)具有内周面242和第一径方向突出部201。上述内周面242位于相对油压通路126与径方向的内周面121(参照图1)侧相反的一侧即相比油压通路126更靠径方向的外方侧的位置。并且，上述第一径方向突出部201位于内周面242的轴方向的球轴承117侧，并向径方向的内方侧突出。

更详细地说，上述第二部件171具有构成油压通路126的内表面的一部分的内周面、内周面240、台阶部241、上述内周面242、缩径部243、径方向延伸部244。上述内周面240在轴方向上与油压通路126的轴方向的一方侧的端部邻接。并且，上述台阶部241从该内周面240的轴方向的一方侧的端部沿径方向延伸。并且，上述内周面242从台阶部241的径方向的外方侧的端部沿轴方向的一方侧延伸。并且上述缩径部243随着从内周面242的轴方向的一方侧的端部靠向轴方向的一方侧直径逐渐缩小。并且，上述径方向延伸部244从缩径部243沿径方向的内方侧(相对缩径部243磨擦卡合的径方向的内周面121侧)延伸。

上述第一部件170的径方向突出部181的外周面和第二部件171的径方向突出部201的内周面通过焊接形成一体。换句话说，上述第一部件170的径方向突出部181的前端和第二部件171的径方向突出部201的前端通过环状的焊接部203形成一体。上述第二部件171的内周面242隔开间隔地位于第一部件170的外周面224，并且与第一部件170的外周面224在径方向重合。换句话说，上述第二筒部件111具有环状的第一密封室225。上述焊接部203存在于沿轴方向与密封室225的径方向的外方侧的角部和密封室225的径方向的内方侧的角部之间的中央部重合的位置。

并且，如图2所示，上述第二部件171在油压通路126的轴方向的球轴承118(参照图1)侧(轴方向的另一方侧)，具有内周面210和第二径方向突出部211，该内周面210位于相比油压通路126更靠径方向的外侧的位置；该第二径方向突出部211从内周面210的轴方向的球轴承118侧向径方向的内方侧突出。上述第二径方向突出部211的径方向的内侧的端部，在轴方向的球轴承117侧具有进行焊接的端面。该端面的径方向的内方侧的一部分和第一部件170的轴方向的球轴承118侧的端面的径方向的内方侧的一部分通过焊接形成一体。上述第二部件171的内周面210隔开间隔地位于在径方向上与该内周面重合的第一部件170的外周面234。换句话说，上述第二筒部件111具有环状的第二密封室235。上述油压通路126的球轴承118(参照图1)侧的环状的焊接部204存在于在径方向上与密封室235的轴方向的中央部(密封室235的轴方向的除两端部以外的部分)重合的部位。其中，上述密封室225以及密封室235起到对发生于筒部件101上的歪曲进行吸收的效果。

图3是表示在图2所示结构的扭矩限制器中，对密封室225周边的应力分布用有限单元法(FEM：Finite Element Method)解析时的解析结果的图。其中，在图3中，在纸面的右上方在矩形的框架内表示各个应力的多个剖面线中，纸面的靠上方侧的部位所示的剖面线表示的应力大于靠下方侧的剖面线的部分。

如图3所示，应力高的部位存在于密封室225径方向的外方侧以及内方侧的角部(弯曲部)，应力低的部位则存在于密封室225的径方向的外方侧的角部与密封室225的径方向的内方侧的角部之间的中央部。由此，如果如上述一实施方式，焊接部203(参照图2)存在于沿轴方向与密封室225的径方向的外方侧的角部和密封室225的径方向的内方侧的角部之间的中央部重合的位置，则能够大大抑制焊接部203的破坏，并大幅延长扭矩限制器的寿命。

图4是表示在图2所示结构的扭矩限制器中，对密封室225周边的应力分布用FEM解析时的解析结果的图。其中，在图4中，在纸面的右上方在矩形的框架内表示各个应力的多个剖面线中，纸面的靠上方侧的部位所示的剖面线表示应力大于靠下方侧的剖面线的部分。

如图4所示，应力高的部位存在于密封室225轴方向的与油压通路126侧相反的一侧的端部，应力低的部位则存在于密封室225的轴方向的中央部以及密封室235的轴方向的油压通路126侧的端部。由此，如果如上述一实施方式，焊接部204(参照图2)存在于在径方向与密封室235的轴方向的中央部重合的位置，则能够大大抑制焊接部203的破坏，并大幅延长扭矩限制器的寿命。

在上述结构中，该扭矩限制器在对筒部件101或轴部件102施加预定值以下的负载(能够进行扭矩传递的范围内的负载)的情况下，用经由未图示的接合器注入到油压通路126之后密封的油压扩张用油，来缩小第一筒部件110的内周面121的直径，从而将内周面121按压到外周面120，使轴部件102和筒部件101摩擦结合，从而在轴部件102和筒部件101之间传递扭矩。

另一方面，对轴部件102或筒部件101施加预定值以上的负载(大于进行扭矩传递的范围的负载)，轴部件102的外周面120相对第一筒部件110的内周面121滑动，从而轴部件102和筒部件101的轴周围的位置发生变化的情况下，卡合部109对剪切阀106的径方向的外方侧的一端部进行切断，从而经由一端部被切断的剪切阀106将油压通路126内的油压扩张用油排放到外部。就这样，消除第一筒部件110的内周面121相对轴部件102的外周面120的按压力，解除轴部件102和筒部件101的磨擦结合，从而阻断扭矩的传递。就这样，在轴部件102或筒部件101发生超负载时阻断扭矩的传递，从而保护连接到扭矩限制器装置上的高价机械。

根据上述实施方式的扭矩限制器，由于构成油压通路126的第一部件170在油压通路126的轴方向的一方侧具有向径方向的外侧突出的径方向突出部181，并且第二部件171在油压通路126的轴方向的一方侧具有向径方向的内侧突出的第一径方向突出部201，对径方向突出部181的前端和第一径方向突出部201进行对接焊，因而与以往的结构相比，能够大幅减小作用于焊接部203的应力。由此，不受焊接的未焊透、焊透过度等影响，并能够大大抑制用于形成液压通路26的焊接部203的破损。进而能够延长扭矩限制器的寿命，并提高可靠性。

并且，在上述实施方式的扭矩限制器中，油压通路126形成于筒部件101的内部，但在本发明中，油压通路可以形成于轴部件的内部。在这种情况下，例如使剪切阀沿轴方向延伸，使剪切阀的前端部相比轴部件的轴方向的端面更向轴方向突出，且对剪切阀的前端部进行卡合的筒部件的卡合部沿着上述轴部件的轴方向的端面沿径方向延伸。通过这种结构，在轴部件相对筒部件进行相对旋转的情况下，能够对上述剪切阀的前端部进行破坏，从而防止高价机械的破损。

并且，在上述实施方式的扭矩限制器中，在筒部件101中，具有进行摩擦卡合的内周面121的第一筒部件110和具有油压通路126的第二筒部件111为分体部件，但在本发明中，筒部件或轴部件可以采用形成为一体的部件具有进行磨擦卡合的周面以及液压通路的结构。

并且，在上述实施方式的扭矩限制器中，液压通路为油压通路126，用于使液压通路向径方向扩张的液体为油，但在本发明中，用于使液压通路向径方向扩张的液体可以为水等除油以外的任何液体。

并且，在上述实施方式的扭矩限制器中，只在油压通路126的轴方向的一方侧，使向径方向突出的两个径方向突出部181、201对接，并将对接的部位彼此进行了焊接，但在本发明中，可以如以下的图5所示的变形例，在油压通路的轴方向的两侧使两个径方向突出部对接，并将对接的部位彼此进行焊接。

图5是本发明的变形例的扭矩限制器的对应于图2的图。

如图5所示，在该变形例中，具有油压通路326的第二筒部件312由环状的第一第一部件301、环状的第二第一部件302、环状的第二部件303构成。如图5所示，上述第一第一部件301以及第二第一部件302的各个的轴方向的截面，具有截面大致呈L字状的形状。上述环状的油压通路326的外周面由第一第一部件301以及第二第一部件302构成，而油压通路326的内周面则仅由第二部件303构成。使截面呈L字状的第一第一部件301的向轴方向突出的突出部的轴方向的端面、与截面呈L字状的第二第一部件302的向轴方向突出的突出部的轴方向的端面对接，并将对接的端面彼此进行焊接。就这样，形成具有凹部的截面呈コ字状的一体部件，将凹部的外周面的一部分当做油压通路326的外周面加以利用。并且，在上述油压通路326的轴方向的一方侧中，按照与上述实施方式的扭矩限制器的油压通路126的轴方向的一方侧的焊接方法相同的方法，对第一的第一部件301和第二部件303进行焊接。并且，在上述油压通路326的轴方向的另一方侧，也按照与上述实施方式的扭矩限制器的油压通路126的轴方向的一方侧的焊接方法相同的方法，对第二第一部件302和第二部件303进行焊接。从图3和图4所示的应力的有限单元法(FEM)解析中可看出，即使采用这种三个部位的焊接方式，也由于在应力未集中的部位进行焊接，因而能够大幅抑制各焊接部的破损等，能够构成寿命长、可靠性强的扭矩限制器。

并且，在上述实施方式中，将液压通路的径方向的扩张适用到了扭矩限制器，但在本发明中，也可以将液压通路的径方向的扩张适用到除扭矩限制器以外的轴连结装置。具体地说，例如可以利用液压通路的径方向的扩张，使两个凸缘部摩擦卡合。

Claims (2)

1.一种轴连结装置，其特征在于，

包括轴部件和外嵌到该轴部件的筒部件，

上述筒部件以及上述轴部件中的一方的部件具有液压通路，该液压通路用于在上述一方的部件与上述筒部件以及上述轴部件中的另一方的部件之间传递扭矩时，将上述一方的部件的周面按压到上述另一方的部件的周面，

上述液压通路沿上述一方的部件的大致轴方向延伸，

上述一方的部件具有：环状的第一部件，其具有上述一方的部件的上述周面；环状的第二部件，其经由上述液压通路与上述第一部件相向，

上述第一部件具有环状的径方向突出部，该径方向突出部在上述液压通路的上述轴方向的一方侧，向上述一方的部件的径方向的与上述另一方的部件侧相反的一侧突出，

上述第二部件在上述液压通路的上述轴方向的一方侧具有：相对上述液压通路位于与上述径方向的上述一方的部件的上述周面侧相反的一侧的周面；和环状的径方向突出部，其位于该周面的上述轴方向的一方侧，并且从该周面向上述径方向的上述另一方的部件侧突出，

具有焊接部，该焊接部对上述第一部件的上述径方向突出部的前端位置的周面和上述第二部件的上述径方向突出部的上述前端位置的周面进行一体化，并且相对上述液压通路位于与上述径方向的上述一方的部件的上述周面侧相反的一侧，

上述第一部件的径方向突出部的外周面与上述第二部件的径方向突出部的内周面通过焊接部形成一体，上述第二部件的内周面隔开间隔地位于与该第二部件的内周面在径向上重合的第一部件的外周面，由此形成环状的密封室，

上述焊接部存在于沿轴方向与上述环状的密封室的径方向外侧的角部和上述环状的密封室的径方向内侧的角部之间的中央部重合的位置。

2.一种扭矩限制器，其特征在于，

包括权利要求1所述的轴连结装置，

通过由封入到上述液压通路的液体使上述液压通路沿上述径方向扩张，使上述轴部件和上述筒部件摩擦卡合，并且通过对封入到上述液压通路的液体进行去除，使上述轴部件相对上述筒部件进行相对旋转。