CN103994154A - 具有与其他部件法兰连接的法兰的扭转弹性装置 - Google Patents

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Abstract

扭转弹性装置，即减振器或联轴器，具有与其他部件(20)的法兰(21)相连接的法兰(11)，第一所述法兰(11)包括分别容纳紧固件(30)的孔(14)，其中，第一所述法兰(11)和/或法兰(21)在孔(14)周围具有局部凹口(15)或围绕孔（114）的圆周凹口(15)，垫圈(40)设置在局部凹口(15)或圆周凹口(115)内，或者圆环(140)设在圆周凹口(115)内，每个垫圈(40)或圆环(140)具有第一接触面(41)、第二接触面(42)。对于至少第一、第二接触面(41,42)之一、和相应的接触面(16,26)，其摩擦系数μ高于第一所述法兰(11)和其他部件(20)的法兰(21)表面部位之间的。这样可以快速、低成本的调整任何边界条件发生的改变。本发明的方法可以很快纠正任何改变，不需要将扭转弹性减振器或联轴器单个部件耗力费钱的重新制作。

Description

具有与其他部件法兰连接的法兰的扭转弹性装置
技术领域
本发明涉及一种扭转弹性装置，该装置具有与其他部件的法兰相连接的法兰，其中，第一所述的法兰包括孔，每个孔用于通过紧固件，将第一所述的法兰与第二部件的法兰夹紧。
背景技术
本发明基于扭转弹性装置，即减振器以及联轴器主要用于大型发动机的动力系统。
因此，例如扭振减振器以及联轴器广泛应用在大型低转速或中速二冲程、四冲程的柴油发动机以及天然气发动机抗衡动力系统的扭转振动。它们的外直径多达3米，这种减振器和联轴器的例子从DE102008053632B3,EP1304500B1和DE19839470B4获悉。
这种减振器和联轴器通常根据各自应用的标准被设计和制造，根据客户的具体边界条件，首先为减振器或联轴器的单个组件计算，随后制造。为了对客户的指示快速做出反应，计算完毕后，通常立刻开始生产。在派送减振器或联轴器之前，看情况进行最后的扭转振动计算。在这样一个项目中，在订购单和派送之间，客户具体边界条件有时可能有小的变动，这可能在最后的扭转振动计算过程中发生，发现将扭转弹性减振器或扭转弹性联轴器连接到其他部件的法兰的螺纹连接尺寸不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单的、成本低廉的解决上述问题的方法。
上述目的通过扭转弹性装置来解决，所述装置具有与其他部件的法兰相连接的法兰，所述扭转弹性装置包括减振器或联轴器，第一所述的法兰包括分别容纳用于固定第一所述法兰与第二部件的法兰的紧固件的孔，其中，第一所述法兰和/或其他部件的法兰在孔周围至少具有一个凹口，其中，至少一个垫圈(washer)设置在所述的至少一个凹口内，所述的至少一个垫圈(washer)具有与第一所述法兰接触的第一接触面、和与第二部件的法兰轴向接触的第二接触面，其中对于至少第一、第二接触面之一与相应的第一所述法兰、其他部件的法兰的接触面，其摩擦系数μ高于第一所述法兰和其他部件法兰表面部位之间的摩擦系数μ。
根据本发明提供的方案，可以快速、低成本的调节任何边界条件可能发生的改变，不影响争取最短时间的发货。
在最后扭转振动计算过程中，如果测定用于连接其他部件的螺纹接头又不够尺寸，本发明的工序可以应用到快速矫正的效果，扭转弹性减振器或联轴器的单独组件不必付出很大的努力以及费用重新制造。
替代的，仅仅设置专门的凹口以及相应的垫圈(washers)，或者，如果设置圆周凹口，必须在那设置外缘环。
由于摩擦系数μ的增大，可获得的是，在最后计算中发现尺寸不够的螺纹接口能传出的比较大的力量。
根据本发明，另一个优势是减振器或联轴器的外直径轴向至多微小的改变、或保持不变。
理论上，所述凹口可以在第一所述法兰例如减振器或联轴器上、或者第二部件上设置，另外，可能在减振器或联轴器、和第二部件上设置相应的凹口。至于为上述目的的减振器或联轴器，通常减振器或联轴器仅仅在车间制的，因此，通常凹口将仅仅在减振器或联轴器的法兰上设置。
本发明的优选实施例在从属权利要求中具体表述。
上述凹口可以围绕这些孔形成局部凹口，或者围绕这些孔形成圆周凹口。
所述的至少一个垫圈(washer)可以是多个垫圈(washer)分别放置在局部凹口，或者圆周凹口内。同样，所述的至少一个垫圈(washer)可以形成圆环，设置在圆周凹口内。
根据第一实施方式，垫圈(washers)压在其中一个法兰的凹口内，在面向另一法兰的垫圈(washers)接触面具有增大的摩擦系数μ。通过凹口孔的内面，作用力从第一法兰传送到垫圈(washers)，通过具有增大的摩擦系数μ的摩擦连接，作用力从垫圈(washers)传送到另一法兰，这样做的优点在于，它们固定到凹口内以后，垫圈(washers)不能再掉下并丢失。另外，大的作用力可以由孔的内面传送。此外，仅仅垫圈(washers)的一个接触面需承受加工来增加摩擦系数。
根据第二实施方式，所述的环或垫圈(washers)在第一接触面以及第二接触面显现出增大的摩擦系数μ，从第一法兰到垫圈(washers)或环、以及从垫圈(washers)或环到第二法兰的力的传送通过具有增大的摩擦系数μ的摩擦连接进行，因此，就精确性而言，压入各自的凹口以及相关的制造成本可以取消。
根据另一优选实施方式，所述的环或垫圈(washers)变硬、相对于法兰具有增大的表面粗糙度，这样做的优点在于，如果进行维修，拆下法兰接头，当重新组装的时候，所述垫圈(washers)或者环可以再次使用，摩擦系数μ没有任何下降。
根据本发明的另一优选实施方式，具有增加的摩擦系数μ的接触面的表面粗糙度的范围为Rz=20to100μm。这种表面粗糙度可以获得，例如通过喷砂、喷丸或者压纹，通常，常见的齿高、角锥或者齿形拆卸后，不适合重新利用，由于反面太容易压坏。
根据另一优选实施方式，所述的环或垫圈(washers)比法兰更硬，因此，避免了所述的环或者垫圈(washers)变形；维修以后，这种变形将对所述的垫圈(washers)或环重新安装有损。
根据另一优选实施方式，紧固件都有头部，所述的头部顶着其中一个法兰固定，在所述头部的接触面与相关的垫圈(washer)或者环在法兰的另一端的接触面之间形成压力锥角，圆锥角α的范围从25°到35°。这可以达到紧固件的预载力最佳的利用。
根据另一优选实施方式，第一所述法兰在面对其他部件的法兰的一侧形成径向中心面，该中心面用于与其他部件的法兰对准中心。
下面用附图中显示的具体实施方式进一步辅助解释本发明。
附图说明
图1第一实施方式的扭转弹性减振器的局部截面图，其法兰连接到其他部件的法兰上
图2图1所示的扭转弹性减振器的法兰的端面图
图3第二实施方式的扭转弹性减振器的局部截面图，其法兰连接到其他部件的法兰上
图4图3所述的扭转弹性减振器的法兰的端面图
图5第三实施方式的扭转弹性减振器的局部截面图，其法兰连接到其他部件的法兰上
图6图5所述的扭转弹性减振器的法兰的端面图
具体实施方式
如图1和2所示的第一实施方式，扭振弹性减振器形式的部件10由例如D102008053632B3,EP1304500B1和DE19839470B4所述的方法制造，减振器的内部结构在本发明下面表述的意义不大。相反的，重要的是呈现与其他部件20的法兰21的相连接的法兰11，其与第一所述部件10具有共同的旋转轴A。
部件10还可以是联轴器，比如扭转弹性联轴器或位移联轴器。
第一所述法兰11的侧面12正对其他部件20的法兰21，法兰11上设有用于与其他部件20的法兰21对准中心的径向中心面13，用于与其他部件20的法兰21对准中心。为了部件10和20彼此关于旋转轴对准中心，所述第二部件20的法兰21具有相应的中心面23，与第一所述法兰11的中心面13相互作用。
另外，第一所述法兰11具有多个孔14，以轴A为中心沿着孔圆周分布，优选的，相互之间是等距的。第二部件20的法兰21上具有相应的孔24，其与第一所述法兰11的孔14成一直线。孔14和24作为紧固件30的塞孔（receptacles），通过孔14和24将两法兰11和21相互轴向固定。
在第一实施方式所示，第二部件20的孔24显示为螺纹孔，其中，形成无头螺栓的紧固件30被拧紧。所述的每个紧固件30本身用一个头31顶着第一所述法兰11固定，在这个例子中孔14设计成没有螺纹的通道。在这个实施方式的一种变型显示，紧固件30也可能反过来被拧紧，这样，在第一所述法兰11的孔14设有螺纹。或者紧固件30用单独螺母拧紧。
第一所述法兰11在面对其他部件20的法兰21的那一侧形成许多的局部凹口15，其位于孔14区域。在优选的实施方式中，凹口围绕着各自的孔、且与各自的孔14同轴心，然而，他们也可以是不同于显示出来的形状。
在每个凹口15内设置一个垫圈(washer)40，且依次设有供紧固件30通过的孔43。
每个垫圈(washers)40具有与第一所述法兰11轴向接触的第一接触面41，以及与其他部件20的法兰21轴向接触的第二接触面42。
根据附图1、2所述的第一实施方式，垫圈(washers)40压进第一所述法兰11的凹口内，这样通过垫圈(washers)40的外周44第一所述法兰11与垫圈(washers)40之间发生力的传送。
在法兰11和21组装好的状态下，第二接触面42轴向接触其他部件20的法兰21相应的接触面26。如图1，在第一所述法兰11内有关的凹口15内，第一接触面41也接触相应的接触面16，但是如果需要，它们也可以保持短距离。
通过孔的内表面从第一所述法兰11到另一法兰21发生力的传送，即，通过外周44到垫圈(washer)40，在依次从垫圈(washers)通过表面对42、26到另一法兰21。由于垫圈(washer)40优选向凹口15上方突出，由于间隙，第一所述法兰11面对另一部件20的法兰21的侧面12与另一法兰21具有轴向距离；所述间隙的尺寸也可以接近零。
根据本发明，第二接触面42和相应的其他部件20的法兰21的接触面26的表面对(surface pair)具有摩擦系数μ，其摩擦系数要比第一所述法兰11直接与另一法兰21接触的情况下、或者如果相应法兰11和21的接触面16、26接触的情况下大。
在这种情况下，紧固件30或者孔14没有任何改变，实现了法兰接口的力传送能力的增加，尤其是已经完成的大直径的法兰可以实现低成本、少费力。
关于高的力传送能力以及紧固件30的预载力的很好利用，垫圈(washers)40的直径与各自紧固件30的头31的接触面以这种方式匹配，在头31的接触面和有关的垫圈(washer)40的接触面42之间形成压力锥角，其具有的圆锥角α的范围在25°到35。
另外，垫圈(washers)40变硬，在接触面具有增大的表面粗糙度，这相对于法兰11和21的力传送有很大作用。在第一实施方式中，具有增大的摩擦系数μ的第二接触面42具有Rz-值（参见DIN4768）范围为20到100μm的表面粗糙度，垫圈(washer)40的另一表面具有比较低的表面粗糙度。此外，垫圈(washers)40的硬度比法兰11和21的大，垫圈(washers)40具有增大的摩擦系数的接粗面42例如可以由喷砂、喷丸或者压纹产生，微小的表面突起的结果由随后的硬化而固定。然而，其他增加摩擦系数μ、尤其是增加垫圈(washers)42的表面粗糙度的制造方法也可以使用。
在上述具体实施方式中，凹口15在第一所述法兰11上开设，即在扭转弹性减振器或联轴器10。最大的好处是由于尺寸，减振器或者联轴器10仅仅在车间获得。在第一实施方式的一个变型中，凹口也可以设在另一法兰21上，在这种情况下，垫圈(washers)40压进第二法兰21的凹口内，且将垫圈(washers)40压进法兰11和21两者的凹口内。
附图3、4所示，用第二实施方式辅助说明上述具体实施方式的另一种情况，这样，下面仅仅讨论与第一实施方式的不同点，第一实施方式之外的其他部件做图标，同时，相同的组件采用同样的图标。
与第一实施方式相比，垫圈(washer)40'与两个法兰11、21之间的力的传送通过具有增大的摩擦系数μ的表面配对进行。
每个垫圈(washers)40’具有与第一所述法兰11相对轴向接触的第一接触面41’、以及与其他部件20的法兰21相对轴向接触的第二接触面42’。在法兰11、21已装配好的状态下，第一接触面41’在第一所述的法兰11的凹口15内与相应的接触面16接触，第二接触面42’与第二部件20的法兰21的相应的接触面26接触，这样法兰11和21之间力的流动通过表面对41’/16和42’/26。由于垫圈(washers)40’优选向凹口上部突出，由于间隙，第一所述法兰11面对其他部件20的法兰21的面12与另一法兰21具有轴向距离。在此所述间隙的尺寸也可以趋近于零。每个垫圈(washers)40’内嵌入凹口15内具有间隙配合，可以用胶固定防止脱落。
在第二实施方式的变型中，凹口也可以选择设置在第二法兰21上，另外，还可以在法兰11和21上均设置相应的凹口，每个凹口连带地容纳垫圈(washer)40’。这样的好处是，例如第一所述法兰11壁厚可以不减少太多。
如同第一实施方式，垫圈(washers)40’变硬，在接触面具有增大的表面粗糙度，这对于力的传送有很大作用，例如相对于法兰11和21的第一接触面41’和第二接触面42’；合适的粗糙度值的范围在20到100μm，因此，第二实施方式的垫圈(washers)40'的两侧经过加工处理增加表面粗糙度。
如附图5和6所示，在第三实施方式的辅助下解释说明上述实施方式的另一种变型，在开始时要解释说明的是，扭转弹性减振器或联轴器的内部结构是本发明次重要的，相反，最重要的是减振器或联轴器110的法兰111的存在，用于连接其他部件120的法兰121，其与第一所述部件110具有共同的旋转轴A。
第一所述法兰111在面对其他法兰121的一侧112形成径向中心面113，用于与其他部件120的法兰121中心对准。第二部件120的法兰121具有相应的中心面123，其与第一所述法兰111的中心面113相互作用，为了使部件110和120相对于旋转轴A彼此中心对准。
此外，第一所述法兰111具有许多孔114，其沿着孔圆周、以旋转轴A为中心设置，优选的，相互之间是等距的。第二部件120的法兰121上具有相应的孔124，其与第一所述法兰111的孔114成一直线。孔114和124作为紧固件130的塞孔（receptacles），通过孔114和124将两法兰111和121相互轴向夹紧。紧固件130螺旋进入其他部件120的孔124。然而，紧固件130的固定方式的变型也可以是第一实施方式表述的连接方式。
第一所述法兰111在面对第二部件120的另一法兰121的一侧112形成单圆周凹口115，其横穿孔114，在圆周凹口115内，多个垫圈(washers)40’如第二具体实施方式所述的方式分配到孔114。
然而，从图6可以看出，在第三实施方式中，圆环140嵌入圆周凹口115内；为紧固件130通过，这个环具有与孔114、124相关联的孔143。
所述的环140具有正对第一所述法兰11轴向接触的第一接触面141、以及与正对其他组件120的法兰121轴向接触的第二接触面142。
在法兰111和121已装配好的状态下，第一接触面141轴向接触第一所述法兰111圆周凹口115内相应接触面116，第二接触面142接触相应的第二部件120的法兰121的接触面126，这样法兰111和121之间力的流动由经表面对141/116和142/126。由于环140优选向圆周凹口115轴向方向上方有点突出，由于间隙，面对其他部件120的法兰121的第一所述法兰111的面112与法兰121有轴向距离，在此，所述间隙的尺寸可以接近于零。圆环140嵌入周凹口115内具有间隙配合，如果需要，用胶固定防止脱落。
在第三实施方式的变型中，所述的圆周凹口115也可以选择设置在第二法兰121上，此外，可以在法兰111和121两者上设置相应的圆周凹口，每一个连带地容纳环140。
在这种方式中，实现了法兰接头的力传送能力的增加，尤其对于带有大直径的法兰，可以实现低成本、耗力少的完成法兰111。
关于高的力传送能力以及紧固件130的预载力的很好利用，所述环140的径向宽度与各紧固件130的头131接触面以这种方式相匹配，在头131的接触面和其他法兰121的第二接触面142的径向宽度之间形成压力锥角，其具有的圆锥角α的范围在25°到35°。
所述环140依次变硬，相对于法兰111和121，在在接触面141和142具有增大的表面粗糙度，其中，根据DIN4768，Rz-值范围为20到100μm的表面粗糙度，所述的环140的两侧经过机械加工增加表面粗糙度。所述环140具有增大的摩擦系数的接触面141和142例如可以由喷砂、喷丸或者压纹产生，微小的表面突起的结果由随后的硬化而固定。然而，其他增加摩擦系数μ、尤其是增加环140的表面粗糙度的制造方法也可以使用。此外，环140的硬度比法兰111和121的大。
在减振器或联轴器制造完之后、在最后扭转振动计算过程中，如果发现由于边界条件微小的变化，法兰螺纹接头的原始设计不够，上述讲解的扭转弹性减振器和联轴器便于快速、低成本的调整。这种过程可以缩短从订单时间起算的发货周期，且避免了减振器或联轴器的单个组件必须重新制造。
根据本发明，扭转弹性减振器或联轴器的另一优点是外直径轴向改变仅仅轴向至多微小的改变、或保持不变。
利用上述具体实施方式以及其变型解释说明了本发明，然而，并不限制于此，而是，如果上述没有表述，只要技术上可行，上述单一实施方式以及变型的技术特征也可以彼此相互的组合。包括所有的如同所有权利要求界定的构造。尤其是，本发明包括所有权利要求书界定的实施方式。

Claims (13)

1.扭转弹性装置，具有与其他部件(20;120)的法兰(21;121)相连接的法兰(11;111)，所述的扭转弹性装置包括减振器或联轴器，第一所述法兰(11;111)包括分别容纳紧固件(30;130)的孔(14;114)，用于将第一所述法兰(11;111)和第二部件(20;120)的法兰(21;121)固定，
其中，第一所述法兰(11;111)和/或其他部件(20;120)的法兰在孔(14;114)周围至少具有一个凹口(15;115)，
其中，至少一个垫圈(40;40';140)设置在所述的至少一个凹口(15;115)内，所述的至少一个垫圈(40;40';140)具有与第一所述法兰(11;111)接触的第一接触面(41;141)、和与第二部件(20;120)的法兰(21;121)轴向接触的第二接触面(42,142)，其中对于至少第一、第二接触面(41,42;141,142)之一、和相应的第一所述法兰(11;111)、其他部件(20;120)的法兰(21;121)的接触面(16,26;116,126)，其摩擦系数μ高于第一所述法兰(11;111)和其他部件(20;120)的法兰(21;121)表面部位之间的摩擦系数μ。
2.根据权利要求1所述的扭转弹性装置，其特征在于，至少一个垫圈(40)压进所述的任一法兰(11,21)的一个所述的至少一个凹口(15)内，在面向另一法兰(21,11)的垫圈(40)接触面具有增大的摩擦系数μ。
3.根据权利要求1所述的扭转弹性装置，其特征在于，所述的至少一个垫圈(40’)在第一接触面(41’;141)和第二接触面(42’;142)上具有增大的摩擦系数μ。
4.根据权利要求1-3任一项所述的扭转弹性装置，其特征在于，至少一个垫圈(40;40’;140)变硬、且相对于法兰(11,21;111,121)的具有所述的增大的摩擦系数μ的接触面(42;41’;42’;141;142)具有增大的表面粗糙度。
5.根据权利要求4所述的扭转弹性装置，其特征在于，具有增加的摩擦系数μ的接触面(41,42;141;142)的表面粗糙度的范围为Rz=20～100μm。
6.根据权利要求1所述的扭转弹性装置，其特征在于，所述的至少一个垫圈(40;40’;140)比法兰(11,21;111,121)的硬度大。
7.根据权利要求1所述的扭转弹性减振器或联轴器(10;110)，其特征在于，每个紧固件(30,130)都有头部(31,131)，所述的头部顶着其中一个法兰(11,21;111,121)固定，在所述头部(31,131)的接粗面与相关的垫圈(40’;140)在法兰另一端的接粗面之间形成压力锥角，圆锥角α的范围从25°到35°。
8.根据权利要求1所述的扭转弹性减振器或联轴器(10;110)，其特征在于，第一所述法兰在面对其他部件的法兰的一侧形成径向中心面，该中心面用于与其他部件的法兰对准中心。
9.根据权利要求1所述的扭转弹性装置，其特征在于，所述的凹口为围绕每个所述的孔(14)形成局部凹口(15)，多个垫圈(40)分别设置在局部凹口(15)内。
10.根据权利要求1所述的扭转弹性装置，其特征在于，所述的垫圈(40;40’)的接触面(42;41’;42’)比法兰(11,21)的表面粗糙度大，在接触面(41,42)的表面粗糙度的范围Rz=20～100μm，且所述的垫圈(40;40’)的硬度比法兰(11,21)的大。
11.根据权利要求1所述的扭转弹性装置，其特征在于，所述的至少一个凹口围绕孔(114)形成圆周凹口(115)，多个所述的垫圈(40')设在圆周凹口内。
12.根据权利要求11所述的扭转弹性装置，其特征在于，所述的垫圈(40;40’)的接触面(42;41’;42’)比法兰(11,21)的表面粗糙度大，在接触面(41,42)的表面粗糙度的范围Rz=20～100μm，且所述的垫圈(40;40’)的硬度比法兰(11,21)的大。
13.根据权利要求1所述的扭转弹性装置，其特征在于，所述的至少一个凹口围绕孔(114)形成圆周凹口(115)，，所述的至少一个垫圈形成设在圆周凹口(115)内的圆环(140)。
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