CN102829037A

CN102829037A - 快速连接耦合器

Info

Publication number: CN102829037A
Application number: CN2012101940640A
Authority: CN
Inventors: 施魏策尔·贝亚特; 莫里茨·马丁
Original assignee: Von Arx AG
Current assignee: Von Arx AG
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: US9242422B2; CN102829037B; EP2535177B1; CA2776624A1; EP2535177A1; US20120319399A1; CH705122A1

Abstract

本发明公开一种将可换接头（1）连接到压紧装置（4）的快速连接耦合器，具有多个球（K1），球（K1）设置在压紧装置（4）的球保持部（3）中。在可换接头上，部分地保持球（K1）的、槽深度为N的外周槽（14）存在于半径为R1的轴部（13）上。锁定环（2）沿轴向可移动地附连到球保持部，球（K1）通过锁定环而沿径向固定不动地保持在外周槽中。在可换接头的轴部上，具有另一外周槽（15），其被设置成在轴向上更靠近压紧装置。另一外周槽被设计成保持另外的球（K2），另外的球同样设置在球保持部中，球（K1）和另外的球（K2）间隔距离d。轴部（13）还具有结构（A），其防止另外的球沿径向移动，因此防止锁定环（2）移动。

Description

快速连接耦合器

技术领域

本发明涉及一种将可换接头连接到压紧装置（pressing device）的快速连接耦合器（quick-connect coupling）。

背景技术

压紧装置用于例如将电缆终端压到电力电缆上等多种目的，但是也用于切割电缆或者在片状的金属结构中打孔。为了在一个机器上执行这些不同的应用，需要可换接头系统。为了简化起见，不同的可安装接头在下文中称为可换接头。通过使用具有不同可换接头的同一压紧装置，可以迅速且容易地变换成所需要的不同应用。

然而，影响具有可换接头的压紧装置的特定问题是传递纵向力，换言之，就是由压紧装置产生的压缩力，因为耦合机构（可换接头通过该耦合机构附连到压紧装置）必须经得住这些力，并且相应的安全要求较高。因此，本发明的目的是要寻找耦合机构，即使纵向力较高和很高，该耦合机构也能够被迅速且容易地操作，并且还提供操作安全性。

快速连接耦合机构本身当然是已知的。极为常见地用于扭矩传递（尤其在手动机床的领域中）的快速连接耦合机构采用的是具有可移动锁定主体（通常为球）的方案，这些可移动锁定主体以连接的状态与可换工具中的相应的槽接合。这样的例子可以从DE-2551125中获知，由此冲击钻以容易替换的方式固定在机床上的工具保持架中。虽然这里纵向力自然也是起作用的，但这些纵向力是压缩力（相对于机床/工具连接来看），因此不会存在快速连接耦合器在纵向力引起的负载下被释放的风险，由此表示安全风险。

然而，相同的实用原则与快速连接耦合器一起使用的方案也是已知的，其中纵向力是起作用的，其表现为与所连接的部分有关的牵引力。这种连接的例子在DE-1108528中公开。该说明书示出了用于软管线路和管道的阀耦合器。在该示例中，耦合套管具有沿径向的壁钻孔，在这些壁钻孔中设置了沿径向可移动的球，这些球可伸入到耦合插头的外周槽中。装有弹簧的锁定套管可防止这些球滑出外周槽。由于这是加压流体通过可连接线路来引导的应用，所以虽然具有确定的安全风险，但是因为显然不用面对涉及流体压力很高的应用，所以似乎不需要额外措施。

然而，当准备将相同的实用原则用在快速连接耦合器中以将可换接头连接到大功率的压紧装置时，情况是不同的。因为在这种情况中使用较高的压力（例如>50KN），所以需要特定的额外措施，从而确保安全性和可靠性。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种具有负载能力的快速连接耦合器，以便将可换接头连接到压紧装置，其中，该快速连接耦合器是基于具有采取球的形式的可移动锁定主体的已知构造原则，该可移动锁定主体以耦合的状态接合在可换接头的相应槽中。快速连接耦合器应经得住持久的高纵向牵引力，并且如果可能的话不会磨损并且确保高度的安全性。

另一个目的涉及特定的快速连接耦合器，该快速连接耦合器被设计为使得压紧装置与可互换的接头不可能被错误地装配。

该问题通过一种用于将可换接头连接到压紧装置的快速连接耦合器而得到解决，在所述快速连接耦合器中，多个直径为D1的球沿径向可移动地设置在所述压紧装置上的球保持部中，并且其中在所述压紧装置和所述可换接头处于连接状态时用于部分地保持所述球的、槽深度为N的外周槽存在于半径为R1的轴部中，并且其中锁定环沿轴向可移动地附连到所述球保持部，当所述压紧装置和所述可换接头处于连接的状态时，所述球通过所述锁定环而沿径向固定不动地保持在所述外周槽中，其特征在于，在所述可换接头的所述轴部上，具有另一外周槽，所述另一外周槽被设置成在轴向上更靠近所述压紧装置，即与所述外周槽间隔距离d；所述另一外周槽被设计成保持另外的球，其中所述另外的球同样地以沿径向可移动的方式设置在所述球保持部中，并且其中位于所述球保持部中的所述球和所述另外的球同样地间隔距离d；并且所述轴部被设置在轴向上更靠近所述压紧装置的区域中，并且所述区域同样与所述另一外周槽间隔距离d，所述轴部具有一结构，所述结构在与所述另外的球接触时防止所述另外的球沿径向移动，因此防止所述锁定环移动。

该该方案原则上涉及可换接头上的另一外周槽和（一方面）更大量的锁定主体（球）以及（另一方面）设置在可换接头的轴部的另一侧上的一结构（form）在通用的快速连接耦合器中的使用，该结构被设置成更靠近压紧装置，而且使得如果可换接头被用在错误的位置，那么将无法锁定。

在通常的形式中，在该例子中，第一部件与第二部件之间的通用的快速连接耦合器应当表示以下内容：在第一部件（在该例子中是压紧装置）上的球保持部（ball-holding part）中，多个直径为D1的球K1被设置成沿径向可移动。在第二部件（在该例子中是可换接头）上，在第一部件和第二部件处于连接状态时用于部分地保持球K1的、槽深度为N1的外周槽存在于轴部的轴半径为R1的区域中。在该例子中，锁定环沿轴向并以弹簧安装的方式可移动地附连到球保持部，而且当第一部件和第二部件处于连接状态时，球K1通过所述锁定环而沿径向固定不动地保持在外周槽中。

在具体的术语中，所提出的方案是指：

-在可换接头的轴部上，具有另一外周槽，所述另一外周槽被设置成在轴向上更靠近压紧装置，即与外周槽间隔距离d；

-另一外周槽被设计成保持另外的球K，其中另外的球K同样以沿径向可移动的方式设置在球保持部中，并且其中另外的球K同样间隔距离d；并且

-轴部被设置在轴向上更靠近压紧装置的区域中，并且所述区域同样与另一外周槽间隔距离d，轴部具有结构A，所述结构A在与另外的球K接触时防止另外的球K沿径向移动，因此防止锁定环移动。

通过使用另一外周槽并结合使用更大数量的锁定主体（球），可以使每个锁定主体（球）传递更小的力，否则使用相同的措施就要传递更大的力。可换接头的轴部上的所提出的结构A意味着如果可换接头没有完全地插入到压紧装置上的球保持部中，则无法形成固定不动的连接（换言之，力量仅越过单个外周槽以及与该外周槽接合的锁定主体而传递的连接）。在不正确装配的情况下的不可锁定性当然是特别重要的，因为这正是由于相关的风险（当压力增大时，快速连接耦合器会破坏）而必须完全且可靠地加以防止的。所提出的方案的附加优点在于，其纯粹地机械式地运行，而无需电子监控。

本发明还公开的是，通过两个外周槽以及总数为至少12个的球（当然采用的是硬度和韧性都足以避免永久变形的工具钢），在60KN的区域中的具体的纵向力能够被可靠地传递。

还有个优点在于，与在另一外周槽中的另外的球K相比，球K有角度补偿地（angularly offset）设置在外周槽中。因此，作用力能够更有效地分布到整个横截面。

另一个优点还在于，所提出的布置有助于可换接头相对于压紧装置的无限制的可扭转性。

确保快速连接耦合器能够经得住持续的高纵向牵引力并且磨损尽可能小的另一个措施涉及外周槽，每个外周槽设有底表面和侧表面，也就是说，使得在连接的状态下，球K和另外的球K与底表面和侧表面点接触，并且与侧表面的点接触大体发生在半槽深度为N的区域中。这意味着球的定位点从易受变形影响的外周槽的入口边缘移向外周槽的入口中部，这显著地增加了耐磨性。

附图说明

以下，将借助于附图来详细地描述本发明的示例性实施例。在附图中：

图1示出了在锁定环处于未锁定位置的情况下、尚未插入快速连接耦合器中的可换接头的理论剖视图；

图2示出了在锁定环处于未锁定位置的情况下、部分地插入快速连接耦合器中的可换接头的理论剖视图；

图3示出了在锁定环处于锁定位置的情况下、完全地插入快速连接耦合器中的可换接头的理论剖视图；和

图4示出了用于外周槽的理论形状的快速连接耦合器的细节剖视图。

附图标记列表如下：

1可换接头

2锁定环

3球保持部

4压紧装置

5球引导装置

6球引导装置

7定位槽

8定位槽

9弹簧元件

10未使用

11未使用

12未使用

13轴部

14外周槽

15另一外周槽

16止动表面

17止动表面

K1球

K2另外的球

D1球的直径

N 槽深度

R1轴半径

G 外周槽的底表面

S 外周槽的侧表面

P 在外周槽中的定位点

E 外周槽的插入边缘

F 轴向力

具体实施方式

图1示出了在锁定环处于未锁定位置的情况下、尚未插入快速连接耦合器中的可换接头1的剖视图。在这种情况下，锁定环2和球保持部3是快速连接耦合器的连接到压紧装置4的部分。在球保持部3中，直径为D1的球K1和直径同样为D1的另外的球K2被设置在球引导装置5、6中，使得它们能够沿径向移动。球K1、K2充当可移动锁定主体。另外，球K1、K2以及球引导装置5、6分布在球保持部3的整个外周上。此外，球保持部3和可换接头1被调整为相对于彼此成滑动配合。当可换接头1未插入或未完全插入时，在球保持部3的内侧的球引导装置5、6的特殊形状（见图4）还防止球K1、K2脱落。

锁定环2以轴向可移动的方式安装在球保持部3上。锁定环2的内侧具有定位槽7、8，这些定位槽形成为使得当锁定环2处于未锁定的位置（如此处所示）时，球K1、K2可移离而进入定位槽7、8中，因此避免阻碍可换接头1的插入。安装在球保持部3与锁定环2之间的弹簧元件9在该图中未示出，该弹簧元件试图持续地沿轴向将锁定环2压入锁定位置（见图3）。为了达到锁定环2的未锁定位置（如所示），因此必须借助握持件（grippingbar）（未示出）手动地将锁定环2移动到该位置。

由于所述的快速连接耦合器在压紧装置4与可换接头1之间产生了机械式的固定但又可拆卸的连接，所以压紧装置4将挤压力传递到可换接头1上，在压紧装置4中具有柱塞，在借助柱塞顶端上的接触表面进行操作期间，压力经由柱塞传递到可换接头1内的轴向安装有弹簧的连接杆。为了简化理论上的描述，并且由于这些元件并非是理解快速连接耦合器所必须的，所以这里未示出它们。然而，在操作期间，快速连接耦合器将因为这种使用而受到高轴向力，该轴向力起到拉力的作用并且将压紧装置4与可换接头1拉开。

可换接头1具有轴半径为R1的轴部13。可换接头1的轴半径R1对应于球保持部3的内部半径，自然地具有易于使用滑动配合的相应公差，因为多种可替换接头必须能够被附连到压紧装置。

可换接头1在轴部13的轴半径为R1的区域中具有槽深度为N的外周槽14。在压紧装置4和可换接头1处于连接状态的情况下，外周槽14用于部分地保持球K1。轴部13具有另一外周槽15，该另一外周槽15同样具有槽深度为N且同样位于轴半径为R1的区域中。在压紧装置4和可换接头1处于联接状态的情况下，外周槽15用于部分地保持球K2。另一外周槽15设置成在轴向上更靠近压紧装置4。另外，外周槽14和另一外周槽15的轴向间隔自然地与球保持部中的球K1和K2的轴向间隔相同，即间距为d。

基于所提及的尺寸，容易建立的是，在所提出的结构形式具有相同尺寸（即相同直径D1）的球K1、K2和相同槽深度N的槽14、15的情况下，存在以下总体关系：R1-N+D1=C（常数）。这在图3中格外清楚。

同样符合事实的是，在所示类型的结构的情况下，轴部在被设置成沿轴向更靠近压紧装置4的区域中具有结构A，该区域与另一外周槽15间隔距离d，该结构A在与另外的球K2接触时防止另外的球K2沿径向移动，因此防止锁定环2的移动。在该例子中，结构A以其最简单的形式实施为轴部末端的延长部，其具有恒定半径R1并与第二外周槽15至少间隔距离d。其它具有相同效果的具体实施例自然是可能的。该结构A意味着在可换接头1与压紧装置4之间没有进行连接，其中力的传递仅是经由单个外周槽以及与单个外周槽接合的锁定主体（球）来进行的。这意味着即使在图2所示的情况下，其中可换接头1插入的程度仅足以使得另一外周槽15处于球K1的区域中（在该位置，由于结构A和另外的球K2的最终形成的阻挡作用，锁定环2无法被推入到锁定位置），在可换接头1与压紧装置之间没有进行固定的连接，因为球K1随后仍然能够移开并且不会被固定在另一外周槽15中。

图3示出了在锁定环处于锁定位置的情况下、完全地插入快速连接耦合器中的可换接头1的理论剖视图。这里清楚地显示出，在可换接头1完全插入以及锁定环2（其由弹簧元件9支撑）前行之后，球K1和另外的球K2被锁定环上的止动表面16、17固定在它们的径向位置，使得它们不再能够自由移动并且可换接头1因而被锁定在快速连接耦合器中。此时，球K1、K2作为固定的锁定主体与轴部13及球保持部3接合，因此阻止相互移动。

图4示出了用于外周槽14、15的理论形状的快速连接耦合器的细节剖视图。所示的状态与图3中示出的状态相对应，而且外周槽14和15在原理上是相同的。然而，由于球K1、K2在外周槽14、15的外周上的交错和分布（如之前提到的），在该图中仅能看到球K2。然而，这里能够清楚地看到，外周槽14、15各自具有底表面G和侧表面S，也就是说，使得在连接状态下，球K1、K2在定位点P处与底表面G和侧表面S点接触，并且与侧表面的点接触发生在半槽深度为N的区域中。为了实现后一种情况，侧表面S还可以分为多个曲线区段，并且单个曲线区段不必是直线。在负载下，压力因而被传递到侧表面S上的接触点P。外周槽14、15的入口边缘E易受变形影响，因此保持无负载的状态。

然而，为了使球K1、K2因预期的巨大作用力F而产生的永久变形保持在尽可能小的程度，测试表明，用于可换接头4的轴部13的钢铁的硬度、用于球保持部3以及用于锁定环2的钢铁的硬度必须至少为60HRC。除了高硬度水平之外，所使用的钢铁还必须显示出足够的韧性。

Claims

1.一种用于将可换接头（1）连接到压紧装置（4）的快速连接耦合器，其中多个直径为D1的球（K1）沿径向可移动地设置在所述压紧装置（4）上的球保持部（3）中，并且其中在所述压紧装置（4）和所述可换接头（1）处于连接状态时用于部分地保持所述球（K1）的、槽深度为N的外周槽（14）存在于半径为R1的轴部（13）中，并且其中锁定环（2）沿轴向可移动地附连到所述球保持部（3），当所述压紧装置（4）和所述可换接头（1）处于连接的状态时，所述球（K1）通过所述锁定环而沿径向固定不动地保持在所述外周槽（14）中，其特征在于，

-在所述可换接头（1）的所述轴部（13）上，具有另一外周槽（15），所述另一外周槽（15）被设置成在轴向上更靠近所述压紧装置（4），即与所述外周槽（14）间隔距离d；

-所述另一外周槽（15）被设计成保持另外的球（K2），其中所述另外的球（K2）同样地以沿径向可移动的方式设置在所述球保持部（3）中，并且其中位于所述球保持部（3）中的所述球（K1）和所述另外的球（K2）同样地间隔距离d；并且

-所述轴部（13）被设置在轴向上更靠近所述压紧装置（4）的区域中，并且所述区域同样与所述另一外周槽（15）间隔距离d，所述轴部（13）具有结构（A），所述结构（A）在与所述另外的球（K2）接触时防止所述另外的球（K2）沿径向移动，因此防止所述锁定环（2）移动。

2.根据权利要求1所述的快速连接耦合器，其特征在于，所述球（K1）和所述另外的球（K2）是等尺寸的。

3.根据权利要求1所述的快速连接耦合器，其特征在于，总数为至少12个的所述球（K1）和所述另外的球（K2）被分布在所述外周槽（14）和所述另一外周槽（15）上。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的快速连接耦合器，其特征在于，与位于所述另一外周槽（15）中的所述另外的球K2相比，所述球K1有角度补偿地设置在所述外周槽（14）中。

5.根据权利要求1到4中的任一项所述的快速连接耦合器，其特征在于，所述外周槽（14）和所述另一外周槽（15）各自具有底表面（G）和侧表面（S），使得在连接的状态下，所述球（K1）和所述另外的球（K2）在接触点（P）处与所述底表面（G）和所述侧表面（S）点接触，并且与所述侧表面S的点接触（P）发生在半槽深度为N的区域中。

6.根据权利要求5所述的快速连接耦合器，其特征在于，所述侧表面S被分为多个区段。