CN102537103A - 工程机械的联轴器 - Google Patents

Abstract

本发明在利用高弹性材料和金属材料构成了转矩传递面的工程机械的联轴器中，提供一种可减少转矩传递面的随使用时间经过而产生的磨损量的工程机械的联轴器。在金属侧的转矩传递面(5b或8g)上设置由二硫化钼、石墨、氟化钙或二氧化硅构成的固体润滑保护膜。另外，更为理想的是，在金属侧转矩传递面(5b或8g)上形成通过盐浴渗氮、气体碳氮共渗、渗氮、淬火回火、高频淬火、渗碳淬火、或碳氮共渗的表面硬化层，并在表面硬化层上设置固体润滑保护层。另外，更为理想的是，利用磷酸锰处理或喷砂等使表面硬化层粗糙化，而后设置固体润滑保护膜。

Description

工程机械的联轴器

技术领域

本发明在液压挖掘机等工程机械中，涉及在发动机等的旋转动力源和液压泵等的被驱动旋转体之间传递旋转力的联轴器。

背景技术

在液压挖掘机等的工程机械中，在作为动力源旋转体的发动机与作为被驱动旋转体的液压泵之间通过联轴器传递旋转力。在这种联轴器中，为了补偿发动机和液压泵的轴心偏移以及补偿伴随发动机的旋转的转矩变动等，如专利文献1(日本特开平8-27835号公报)所记载，以金属材料形成转矩传递面的一方，以由橡胶或树脂制的高弹性材料形成另一方。若如此形成转矩传递面则以高弹性材料补偿转矩变动，从而能够以稳定的旋转而传递转矩。另外，由于组合了具有良好的滑动性的材料，因而能够以简单的结构廉价地实现功能，无需向接触面供给润滑油。

如上所述那样，在以金属材料形成转矩传递面的一方，以高弹性材料形成另一方的情况下，由于高弹性材料的硬度和强度一般低于金属材料，因而长期使用时高弹性材料的转矩传递面容易磨损。为此，用于这种联轴器的高弹性材料使用提高了硬度和强度的材料。其结果，高弹性材料的与金属材料的硬度差变小，从而在长期使用时金属侧的转矩传递面也在某种程度上磨损。

这里，由于以高弹性材料和金属材料形成了转矩传递面的联轴器不使用润滑油，因而在转矩传递面上容易滞留包含金属粉的磨损粉末，因该磨损粉末而加速磨损，在金属材料侧、高弹性材料侧均增加每一时间的磨损量。在为了提高高弹性材料的硬度和强度而在高弹性材料中添加了玻璃纤维或碳纤维等强化纤维的情况下该磨损量尤其显著增加。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种在利用高弹性材料和金属材料构成了转矩传递面的联轴器中，可减少转矩传递面的随使用时间经过而产生的磨损量的工程机械的联轴器。

第一方案的工程机械的联轴器，具有向被驱动旋转体传递动力源旋转体的转矩的转矩传递面，转矩传递面的一方由金属材料形成，另一方由以橡胶或树脂构成的高弹性材料形成，其特征是，在金属侧的转矩传递面上设有由二硫化钼、石墨、氟化钙、或二氧化硅构成的固体润滑保护膜。

第二方案的工程机械的联轴器在第一方案的工程机械的联轴器中，其特征是，在上述金属侧转矩传递面上形成通过盐浴渗氮、气体碳氮共渗、渗氮、淬火回火、高频淬火、渗碳淬火、或碳氮共渗的表面硬化层，并在上述表面硬化层上设有上述固体润滑保护层。

第三方案的工程机械的联轴器在第一方案的工程机械的联轴器中，其特征是，利用化学表面处理或物理表面处理对上述金属侧转矩传递面实施表面粗糙化，并在既已粗糙化的表面上设有上述固体润滑保护膜。

第四方案的工程机械的联轴器，其特征是，利用第三方案所述的表面处理对第二方案所述的表面硬化层实施表面粗糙化，并在上述既已粗糙化的表面上设有上述固体润滑保护膜。

第五方案的工程机械的联轴器在第一至第四的任一方案的工程机械的联轴器中，其特征是，具备：第一齿轮，安装于上述动力源旋转体的输出轴上，齿上具有转矩传递面，且由内齿轮或外齿轮构成；以及第二齿轮，是安装于上述被驱动旋转体的输入轴上的、与上述第一齿轮啮合的外齿轮或内齿轮，齿上具有转矩传递面，上述第一齿轮和上述第二齿轮的一方由金属材料构成，另一方由高弹性材料构成。

第六方案的工程机械的联轴器在第一至第四的任一方案的工程机械的联轴器中，其特征是，具备：沿圆周方向以等间距安装于上述动力源旋转体的输出圆盘上，并在旋转方向的两面形成有转矩传递面的多个第一部件；安装于上述被驱动旋转体的输入轴上，具有分别与上述各第一部件的转矩传递面留有间隔而设置的转矩传递面的第二部件；以及夹在上述第一部件和上述第二部件之间，并将分别与上述第一部件的转矩传递面和上述第二部件的转矩传递面抵接的面作为转矩传递面的第三部件，上述第一部件和上述第二部件由金属材料构成且上述第三部件由高弹性材料构成，或者上述第一部件和上述第二部件由高弹性材料构成且上述第三部件由金属材料构成。

第七方案的工程机械的联轴器在第一至第六的任一方案的工程机械的联轴器中，其特征是，上述高弹性材料经添加强化纤维而制成。

发明效果如下。

根据第一方案的发明，由于在不使用润滑油的联轴器中，在金属材料的表面上设置了二硫化钼等固体润滑保护膜，因而改进与高弹性材料的滑动性，降低高弹性材料的磨损量，能够延长联轴器的使用寿命。

根据第二方案的发明，由于利用盐浴渗氮等的上述各种表面处理来硬化金属材料的表面，因而能够进一步延长联轴器的使用寿命。

根据第三方案的发明，由于使金属材料的表面粗糙化后设置了固体润滑保护膜，因而固体润滑保护膜牢固地固定在金属材料表面上，从而能够进一步延长联轴器的使用寿命。

根据第四方案的发明，由于第二方案的表面硬化层的形成和通过第三方案的表面粗糙化的固体润滑保护膜，与单单硬化了表面的场合或单单使表面粗糙化的场合相比，可更延长联轴器的使用寿命。

根据第五、第六方案的发明，在这种结构的联轴器中，实施了本发明的处理的金属材料能够对联轴器的使用寿命延长做出贡献。

根据第七方案的发明，由于在高弹性材料中添加了强化纤维，因而降低高弹性材料的磨损量，由此能够进一步延长联轴器的使用寿命。

附图说明

图1是表示本发明的工程机械的联轴器的一个实施方式的侧视图。

图2是图1的E-E剖视图。

图3是表示外齿轮对于图1、图2所示实施方式的液压泵输入轴的安装构造的剖视图。

图4是图2的局部放大图。

图5是表示本发明的工程机械的联轴器的其他的实施方式的侧视图。

图6是图5的F-F剖视图。

图7是表示图5、图6所示实施方式的动力传递部件的构造的分解立体图。

图8是图6的局部放大图。

图9是图8的局部放大图。

图10是表示高弹性材料对于本发明的实施例和现有例的金属材料的滑动实验中磨损量的曲线图。

符号说明

1-发动机，2-液压泵，3-动力源旋转体，4-壳体，5-内齿轮，5a-齿，5b-转矩传递面，6-螺栓，7-被驱动旋转体(输入轴)，7a-花键槽，8-外齿轮，8a-齿，8b-轮毂部，8c-槽，8d-切缝，8e-螺栓通孔，8f-螺纹孔，8g-转矩传递面，9-螺栓，10-第一部件，10a-螺栓通孔，10b-突出片，10c-转矩传递面，11-螺栓，12-第二部件，12a-轮毂，12b-突出部件，12c-槽，12d-螺纹孔，12e-螺栓通孔，12f-螺纹孔，12g-突出片，12h-转矩传递面，13-螺栓，14-螺栓，15-第三部件，15a-U字型部，15b、15c-转矩传递面。

具体实施方式

图1是表示根据本发明的工程机械的联轴器的一个实施方式的侧剖视图，图2是图1的E-E剖视图，图3是图2的局部放大图。符号1是成为动力源的发动机，符号2是由发动机驱动的液压泵。符号3是设置在发动机1上的输出轴(未图示)上的圆盘状的动力源旋转体，用来构成飞轮。符号4是容纳有动力源旋转体3的壳体。在发动机1中，将爆发力转换为活塞的往返运动，并将该活塞的往返运动通过曲轴转换为输出轴(均未图示)的旋转力，从而使安装于输出轴上的动力源旋转体3旋转。

符号5是通过螺栓6作为动力传递部件而固定在动力源旋转体3上的内齿轮。符号7是作为液压泵2的输入轴而设置的被驱动旋转体。符号8是具有与内齿轮5的齿5a啮合的齿8a的外齿轮。如图3所示，在设置于液压泵2的输入轴7的花键槽7a上嵌合轮毂部8b的槽8c而安装该外齿轮8。另外，就该外齿轮8而言，通过从其中心沿径向形成切缝8d，并在轮毂部8b以夹着切缝8d贯通的方式设置螺栓通孔8e和螺纹孔8f，并将螺栓9从螺栓通孔8e插入而与螺纹孔8f螺纹结合并连结，从而将外齿轮8固定在输入轴7上。该液压泵2内装有液压缸体和活塞，具有通过输入轴7的旋转来吸入油并排出液压油的功能。

如图4所示，内齿轮5的齿5a在侧面部分别与外齿轮8的齿8a沿旋转方向可相互滑动地抵接而形成转矩传递面5b、8g。

在这种联轴器中，以金属材料构成内齿轮5和外齿轮8的至少齿5a、8a中的一方，另一方使用在橡胶或树脂中添加了玻璃纤维或碳纤维等的强化纤维的高弹性材料。通过如此地以金属材料和高弹性材料构成转矩传递面5b、8g，而补偿发动机1和液压泵2的轴心偏移或补偿伴随发动机的旋转的转矩变动，从而能够以稳定的旋转传递转矩。另外，由于组合了具有良好的滑动性的材料，因而能够以简单的结构廉价地实现功能，无需向接触面供给润滑油。

在本发明中，通过对内齿轮5和外齿轮8中的由金属材料构成的转矩传递面5b或8g利用热粘等设置由二硫化钼、石墨、氟化钙、或二氧化硅构成的固体润滑保护膜，从而改进与高弹性材料的滑动性，降低高弹性材料的磨损量，可使联轴器的使用寿命延长。

在将这种固体润滑保护膜形成在转矩传递面5b或8g上时，通过盐浴渗氮、气体碳氮共渗、渗氮、淬火回火、高频淬火、渗碳淬火或碳氮共渗来形成表面硬化层，若在该表面硬化层上设置上述固体润滑保护层，则能够改进与高弹性材料侧的转矩传递面的滑动性，进一步降低高弹性材料的磨损量。

另外，通过利用磷酸锰处理等的化学表面处理或喷砂等物理表面处理来使金属侧转矩传递面5b或8g的表面粗糙化，在既已粗糙化的表面上设置固体润滑保护膜，则能够使固体润滑保护膜进一步稳定地固定在转矩传递面上，能够改进更为长期的与高弹性材料的滑动性，对磨损量的降低做出贡献。

另外，通过在同时进行上述金属侧转矩传递面上的表面硬化层的形成和表面粗糙化后进行固体润滑保护膜的形成，能够改进更为长期的与高弹性材料的滑动性，对磨损量的降低做出贡献。

另外，在图1、图2的例子中，在动力源旋转体3上安装了内齿轮5，并在被驱动旋转体(输入轴)7侧安装了与其内齿轮5啮合的外齿轮8，但是与此相反，还可采用在动力源旋转体3上安装外齿轮，并在被驱动旋转体(输入轴)7侧安装与其外齿轮啮合的内齿轮的结构，此时，也以金属材料构成一方，另一方使用高弹性材料。

图5是表示根据本发明的工程机械的联轴器的其他的实施方式的侧视图，图6是其F-F剖视图，图7是表示该实施方式的动力传递部件的立体图。在图5、图6中，与图1、图2相同的符号表示相同的部件。符号10是由插入螺栓通孔10a内的螺栓11而固定到动力源旋转体3上的第一部件，是金属制块体。

符号12是安装到被驱动旋转体(输入轴)7上的第二部件。如图7所示，该第二部件12由轮毂12a和在该轮毂12a的外周沿径向突出设置的突出部件12b构成。如图8所示，通过使设置在轮毂12a的中心孔的槽12c与输入轴7的花键槽7a嵌合，并且使螺栓13与在轮毂12a上沿半径方向设置的螺纹孔12d螺纹结合，并将该螺栓13紧固在输入轴7上，从而将轮毂12a固定在输入轴7上。

突出部件12b由金属材料构成，所设置数量与上述第一部件10相同，通过使螺栓14插入贯通该突出部件12b而设置的螺栓通孔12e中并与设置在轮毂12a上的螺纹孔12f螺纹结合，从而将突出部件12b固定在轮毂12a上。

符号15是由橡胶或树脂制高弹性材料构成的第三部件。该第三部件15呈大致圆环状，具有数量与第一部件10相同的嵌入在第二部件12的突出部件12b、12b之间的U字型部15a。如图8所示，该第三部件15通过在第一部件10与第二部件12之间嵌入在各U字型部15a、15a之间，并在U字型部15a内嵌合第一部件10而组合。各U字型部15a的外周与设置在突出部件12b的外端的突出片12g和设置在第一部件10的外端的突出片10b抵接而固定。

图9是图8的局部放大图，在图9中，就第一部件10和第三部件15而言，彼此的抵接面10c、15b成为转矩传递面，并且第三部件15和第二部件12的彼此的抵接面15b、12h也成为转矩传递面。

在该实施方式中，由于至少在由金属材料构成的第一部件10和第二部件12的转矩传递面上分别形成如上所述的固体润滑保护膜，因而提高与由高弹性材料构成的第三部件15的、转矩传递面之间的滑动性，从而可降低第三部件15的磨损量，延长联轴器的使用寿命。另外，在将这种固体润滑保护膜形成在转矩传递面上的情况下，利用如上所述的方法形成表面硬化层，并在该表面硬化层上设置上述固体润滑保护膜，则能够改进与高弹性材料侧的转矩传递面的滑动性，进一步降低高弹性材料的磨损量。再有如上所述，在既已粗糙化的表面上设置固体润滑保护膜，则能够使固体润滑保护膜更加稳定地形成在转矩传递面上。

在图5至图9所示的实施方式中，以金属材料构成了第一部件10和第二部件12，并以高弹性材料构成了第三部件15，但也可以由高弹性材料构成第一部件10和第二部件12的至少突出部件12b，并由金属材料构成第三部件15。

实施例

下面说明实施例。作为用于联轴器的金属材料使用S45C钢材，作为高弹性材料使用在聚酰胺树脂中添加了玻璃纤维的材料(日本KTR公司制造的联轴器)，而进行了形成有根据本发明的固体润滑保护膜的联轴器和未形成有固体润滑保护膜的现有例的磨损实验。磨损实验通过在金属材料的形成有固体润滑保护膜的联轴器和未形成有固体润滑保护膜的联轴器的表面上使形成为一定形状的上述高弹性材料以10MPa进行往复滑动，并计测高弹性材料的随时间经过的磨损量而进行。高弹性材料的滑动面的尺寸设成了1mm×6mm。

通过二硫化钼的热粘进行了固体润滑保护膜的形成。即、使用了利用粘合剂将粒子液态化的平均粒径为10μm左右的二硫化钼(日本(株)川邑研究所制、商品名：デフリツクコ一ト(二硫化钼)A或B)，将它撒布在表面上后，进行了热粘。这里，デフリツクコ一トA和デフリツクコ一トB在二硫化钼的含量上不同。

另外，为了使金属材料的表面硬化，在形成该固体润滑保护膜之前进行了利用盐浴渗氮的表面硬化处理。作为渗氮材料使用了氢氰酸钾和碳酸钾、碳酸钠等进行了盐浴渗氮。

另外，为了实现固体润滑保护膜的稳定的粘合，利用磷酸锰对如上所述那样进行了表面硬化处理的试件进行表面粗糙化，而后进行上述固体润滑保护膜的形成，并与未进行表面粗糙化处理的试件进行了比较。

图10是对各试件的高弹性材料在每一滑动时间的磨损量进行比较而表示的曲线图，所述各试件包括：在金属材料(S45C)的表面未进行固体润滑保护膜的形成的试件(现有技术)；进行盐浴渗氮之后通过二硫化钼涂覆A而形成固体润滑保护膜的试件；以及进行盐浴渗氮之后在通过二硫化钼涂覆而形成固体润滑保护膜之前进行了磷酸锰处理的试件。

从图10中可知，由于形成由二硫化钼构成的固体润滑保护膜，因而可改进与高弹性材料的滑动性，降低高弹性材料的磨损量，能够延长联轴器的使用寿命。另外，通过利用磷酸锰处理的表面粗糙化，能够进一步改进与高弹性材料的滑动性，进一步降低高弹性材料的磨损量，能够进一步延长联轴器的使用寿命。另外，确认出即便在未进行金属材料的表面硬化处理的场合或者在未进行硬化处理和表面粗糙化处理双方的场合，也可比现有例降低高弹性材料的磨损量。

本发明即便在动力源为电动机且被驱动旋转体为液压泵的场合也能适用。

Claims (7)

1.一种工程机械的联轴器，转矩传递面的一方由金属材料形成，另一方由以橡胶或树脂构成的高弹性材料形成，其特征在于，

在金属侧的转矩传递面上设有由二硫化钼、石墨、氟化钙或二氧化硅构成的固体润滑保护膜。

2.根据权利要求1所述的工程机械的联轴器，其特征在于，

在上述金属侧转矩传递面上形成进行了盐浴渗氮、气体碳氮共渗、渗氮、淬火回火、高频淬火、渗碳淬火或碳氮共渗的表面硬化层，并在上述表面硬化层上设有上述固体润滑保护层。

3.根据权利要求1所述的工程机械的联轴器，其特征在于，

利用化学表面处理或物理表面处理对上述金属侧转矩传递面实施表面粗糙化，并在既已粗糙化的表面上设有上述固体润滑保护膜。

4.根据权利要求2所述的工程机械的联轴器，其特征在于，

利用化学表面处理或物理表面处理对上述金属侧转矩传递面的上述表面硬化层实施表面粗糙化，并在上述既已粗糙化的表面上设有上述固体润滑保护膜。

5.根据权利要求1至4任一项所述的工程机械的联轴器，其特征在于，具备：

第一齿轮，安装于动力源旋转体的输出轴上，并且由在齿上具有转矩传递面的内齿轮或外齿轮构成；以及

第二齿轮，是安装于被驱动旋转体的输入轴上且与上述第一齿轮啮合的外齿轮或内齿轮，并且在齿上具有转矩传递面，

上述第一齿轮和上述第二齿轮的一方由金属材料构成，另一方由高弹性材料构成。

6.根据权利要求1至4任一项所述的工程机械的联轴器，其特征在于，具备：

沿圆周方向以等间距安装于动力源旋转体的输出圆盘上，并在旋转方向的两面形成有转矩传递面的多个第一部件；

安装于被驱动旋转体的输入轴上，具有分别与上述各第一部件的转矩传递面留有间隔而设置的转矩传递面的第二部件；以及

夹在上述第一部件和上述第二部件之间，并将分别与上述第一部件的转矩传递面和上述第二部件的转矩传递面抵接的面作为转矩传递面的第三部件，

上述第一部件和上述第二部件由金属材料构成且上述第三部件由高弹性材料构成，或者上述第一部件和上述第二部件由高弹性材料构成且上述第三部件由金属材料构成。

7.根据权利要求1至6任一项所述的工程机械的联轴器，其特征在于，

上述高弹性材料添加有强化纤维。

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