CN1040665A - 轴定位联接装置 - Google Patents

Abstract

使轴和毂的连接能在轴向和圆周向任意位置上牢固对中定位，传递大的扭矩的方法及设备。联轴器有锁圈和弹性锁轴件及锁紧螺母。锁圈在锁轴件上的锁轴件和锁紧螺母间定位时，锁轴件相对于锁紧螺母的轴向移动，使元件的相邻承载表面随之反应，将锁圈膨胀，进入机械元件。锁紧螺母在锁轴件上锁紧，便将轴锁紧。另一方案的联轴器有键槽内表面。锁轴件相对于锁圈的径向移动使相邻退拔形承载面反应，使锁圈膨胀夹紧轴壳，锁轴件将轴夹紧。

Description

本发明提出一种将机械元件与轴联接的装置。本发明的装置具体适用于将机械元件在轴向上沿轴紧固，而将耦接载荷围绕轴的圆周和机械元件的圆柱形内孔或圆柱形外壳的外壳分布。装置还可将轴对机械元件径向定中。保持轴和机械元件轴向同心对准。本发明利用推力造成的与摩擦相关的力，将轴和围绕轴的机械元件联接，目的在于进行通常称为动力传动的机械力传递。

在链轮，皮带轮，轴承和轴或其他机械元件之间的机械动力或扭矩的传递，可通过许多不同的方法进行。由于为适应这种传递，必须将机械元件和轴的材料联接或固定，通常的联接装置包括柱头螺丝，键槽或将机械元件简单地焊接在轴上。

柱头螺丝从机械元件中通过，在轴上压紧，提供两元件联合动作的点载荷。假如柱头螺丝不在轴上对称放置，于是螺丝在轴上作用的力将使轴的轴线和机械元件的轴线偏移。于是轴便偏靠机械元件的一侧。柱头螺丝联接的任何偏差将造成轴和/或机械元件的不对称磨损。柱头螺丝还可能在轴上造成凹陷，擦痕和弯曲。

用有键元件将机械元件和轴的动作耦合，要求元件间有互相配合的键和键槽。使用时使旋转载荷加在键上。这方法由于在键料上施力，键料受磨损以致最后损坏。一般这类键槽也是点载荷或线载荷键槽，如上讨论，也承受磨损和偏移。轴向误差的问题还产生于有若干机械元件在轴上紧固，并同时运转时。此外，内孔中有键的机械元件需在有轴向键槽的轴上安装。于是键和键槽将机械元件的旋转与轴的旋转耦合。这种键楔方法不提供机械元件在轴上轴向定位的措施。

上述的某些联接方法可以调节，就是机械元件与轴相对的位置可以调节。例如，柱头螺丝可旋松，如轴仍能运转，则可调节机械元件的轴向位置。如轴与机械元件焊接，便可认为机械元件的位置不能调节。需要中断这种联接时，可能至少需将一个元件损坏，使之失去功能价值。

其他联轴装置使用成组的锥形空心圆筒或环，插在轴和机械元件之间，联接两元件间的动作。环有相对的小锥度的楔形表面。一般而言，这些装置为使各环互相压紧，在机械元件和轴间将联轴器适当锁紧，便需相当大的扭矩。并且，装置一般需要若干元件。装置，轴和机械元件有一定的尺寸和设计，作有限的应用。

轴承和轴的联接要求将环在轴承壳中膨胀，造成在轴承壳和轴承机构上径向向外的力。这予加载的力可能造成轴承机构过早磨损，如果轴产生偏移则损坏严重。

机械元件有时利用材料间共有的摩擦力和位移用上述装置与轴连接。在克服与各种力有关的困难时，诸如相似或不相似的材料性能，摩擦系数，表面加工的不同，材料硬度的变化，材料杂质，坡的斜度，材料及制造精度等，都不及将设计简化。利用浅锥形表面和非一般大小的力，便可使联轴器材料有相当多的移动，无论是否使用键槽或柱头螺丝，都可能造成理想的摩擦夹持力。这种材料位移可能使联轴器不能调节，不能自行松解并/或重复使用。此外，用这种联轴器可能难以控制通过轴和机械元件的载荷分布。因此，运转故障可能因结构形状和联轴器元件上的力，造成轴和/或机械元件的损坏。

一般习惯做法是用开缝的锥形套筒，将槽轮，皮带轮，轴承，闭合的齿轮组等和轴联接。这种套筒设有叠放的锥形元件，当将各元件相对挤压时，内外元件径向膨胀，造成套筒对相应轴的外表面摩擦锁紧。套筒材料的表面可用一般钢材，或涂敷某些低摩擦材料。过去将机械元件在轴材料上锁紧的方法，必须对轴或机械元件作机加工，或选定套筒的尺寸。套筒加工费用高，有若干供选择的部件。套筒的安装和正确对准决定于其设计，可能很困难而费时间。多数套筒可将机械元件，套筒和轴材料牢实接合，但一般尚未见有任何设计，能藉以将套筒从机械部件从轴材料上顺利拆卸。

将机械元件和轴联接的其他装置，包括花键，扁片，销，偏心螺丝或表面，同心表面等等。全部上述措施在某种程度上都有上述的困难。本发明可克服先有领域中的上述的和其他的问题。

本发明提出将轴和机械元件联接的设备和方法，使机械元件在轴上同心轴向牢固定位。发明的某些方案还包括将机械元件在轴的圆周方向上定位，从而将旋转载荷在轴和机械元件间通过联轴器传递。本发明的联轴器在要求的轴向位置上收缩，将轴夹紧。同时，联轴器在机械元件外收紧或在其内膨胀，视机械元件结构为定，或将机械元件用键楔紧。于是将轴的旋转载荷通过联轴器，向机械元件传递。

在本发明中联轴器有一个弹性锁轴件，一个锁圈和一个锁紧螺母。锁轴件有一个内表面。内表面直径在一个相对于轴直径的范围内。直径范围取决于材料性质，元件尺寸，拧紧时所需的扭矩等等。范围称为“相应范围”。锁轴件还包括一个外表面，有延长的端部，和一个退拔承载表面，从延长端部径向向外伸出。锁圈的圆柱形外表直径，在机械元件孔径的相应范围内。锁圈还有一个内表面，包括第一及第二楔形表面，从中心线径向外伸，锁紧螺母内表面直径在锁轴件延伸端直径的相应范围内。锁紧螺母也有有承载表面的外表面。

锁圈的楔形表面形成的角，与锁轴件及螺母的承载表面的角度对应。当将锁圈放在锁轴件上，在锁轴件的承载表面和锁紧螺母的承载表面之间定位时，锁轴件相对于锁圈的轴向位移，使承载表面靠紧楔形表面，从而使锁圈径向膨胀。同时锁紧螺母围在锁轴件外径向收缩，锁轴件便因锁圈与锁紧螺母的力而径向地收紧。

当锁紧螺母轴向位移与锁轴件承载表面离开时，承载表面在锁圈下面移动，使锁圈收缩。同时锁紧螺母及锁轴件膨胀。这样，安装在轴和有一个中心孔的机械元件之间的联轴器，便将轴和机械元件作可调节的连接。

本发明的又一个方面，锁轴件的延长端和锁圈的内表面有对应的螺纹。锁圈可在延伸端上拧紧，从而将承载表面互相拉近，靠在锁圈的楔形表面上。或者联轴器可另有一个紧固螺母，可在延长部上藉螺纹安装，使锁圈及锁紧螺母位于锁轴件的楔形承载表面与紧固螺母之间。当紧固螺母在锁轴件上拧紧时，它将锁紧螺母向锁轴件推送，产生上述的联轴效果。

本发明还有一个方面，就是内支承联轴器有一个弹性锁圈与锁轴件。联轴器用于固定机械元件相对于轴的轴向及周向位置。机壳有花键内表面或键槽。这种联轴方法可提高机壳及轴的机械力承受能力，将轴在机械元件中紧固。锁圈有一个内表面，一个外表面和一个齿。内表面有一个楔形表面和一个螺纹表面，楔形表面从螺纹表面径向向外伸。锁圈外表面直径在机壳内表面的相应直径范围内。锁圈放入机壳，锁圈相对于锁轴件的旋转位置，由与机壳中的花键或键槽匹配的齿固定。锁轴件有一个圆柱形的内表面，直径与轴的直径相当。锁轴件还有一个外表面，端部有螺纹。螺纹和锁圈的螺纹表面对应。退拔承载表面从螺纹端径向外伸。承载表面的角度与锁圈楔形表面的角度对应。

将锁轴件在锁圈中拧紧时，将承载表面拉向楔形表面，与之接触，从而使锁圈膨胀而锁轴件收紧。当锁轴件与锁圈松开时，承载表面与楔形表面离开，于是锁圈缩回，锁轴件胀回到二者的原来形状。这样，安装在轴和机壳间的联轴器，使轴和作支承的轴承壳的旋转载荷作可调节的连接。

本发明的另一方面，设一联轴器将一个机械元件沿轴的轴向定位。联轴器有一个端部敞口的轴壳，一个轴向定位元件，一个键件和一个弹性锁轴件。轴壳有圆柱形内表面。内表面的一个敞口端附近有一个第一表面，直径大于轴径，一个楔形表面从敞口端的第一表面径向外伸。轴壳有一个圆柱形外表面，直径相当于机械元件的孔径。弹性锁轴件有一个圆柱形内表面，直径相当于轴径，并有一个外表面有退拔形的承载表面和一个第一端。退拔形承载表面的角度与楔形表面的角度对应。第一端的直径与轴壳第一表面的直径对应，并可在承载表面与楔形表面相邻时定位。键楔元件将轴壳的圆周位置相对于锁轴件紧固。

锁轴件轴向移动进入轴壳中时，将承载表面拉向楔形表面，与之抵靠，使锁轴件收紧。与此相应，将锁轴件从轴壳内松出时，承载表面与楔形表面离开，从而使锁轴件胀回原来的形状。于是安装在轴和机械元件间的联轴器将轴壳定位，从而机械元件在轴的轴向和周向上定位。

本发明还有一个方面，就是外支承联轴器将有圆柱形外表面的机械元件，和有圆柱形表面的轴联接。联轴器有一个弹性锁圈和一个承载圈。锁圈有一个圆柱形内表面和一个圆柱形外表面。内表面有机械元件接触表面，直径与机械元件外表面的直径相当，一个轴接触表面，直径与轴相当，两接触表面间有一个中间表面。锁圈外表面有一个第一表面，和机械元件接触表面的一部分外接，一个退拔形承载表面从第一表面径向内伸，和中间表面外接。承载圈安装在锁圈上滑动，有一个圆柱形外表面和一个圆柱形内表面。内表面有第一端，直径与锁圈第一表面直径相当，一个承载肩台与第一端有间距，而与退拔形承载表面接触。当承载圈在锁圈上轴向移动时，承载肩台接触承载表面，使锁圈收缩。于是锁圈在机械元件和轴外收缩并夹持。于是机械元件和轴的旋转载荷作可调节的联接。

本发明提出一种经济而效率好的联轴器，使机械元件在轴上易于改变位置。联轴器不易损坏，因此在全部联轴过程中，可保持机械元件及轴的整体功能性质。这联轴器可使机械元件与轴的紧固所需要的扭矩最少。轴向和/或同心误差造成的力减小，从而可增长元件的予期寿命。由于装置不使材料位移，而仅将一个锁圈移动，或者有条件利用材料的弹性，结合某些材料的弹性性能，故本发明为已被认可的先有技艺的一个很大的发展。最后，本发明提出了一种联轴器，适用于一系列的轴径。

本发明的上述目的以及许多其他优点可更好领会，因为通过参阅下面的详细叙述，结合附图便可透彻理解，附图如下：

图1为本发明联轴器一个实施方案的分解等轴测图;

图2为组装后的联轴器侧视图，联轴器由锁轴件的一个贯通开缝所在平面切剖;

图3为本发明的改变锁轴件尺寸使之与轴配合的套筒;

图4为有本发明的改变锁轴件尺寸的套筒的侧剖视图;

图5为本发明联轴器另一方案侧视图，联轴器由锁轴件贯通开缝所处平面切割;

图6为本发明适用于将一个轴承型壳在轴上的特定位置上联接的内支承联轴器的分解等轴测图;

图7为图6中组装后的联轴器的局部剖视侧视图;

图8为本发明适用于将一个轴承型壳在轴上的特定位置上联接的外支承联轴器的分解等轴测图;

图9为图10中组装完成的轴承联轴器的局部剖视侧视图;

图10为本发明多槽轮联轴器的分解等轴测图;

图11为组装完成的多槽轮联轴器侧剖视图，联轴器由轴的轴向键槽所处平面切割;

图12为另一多槽轮联轴器侧剖视图，联轴器由轴的轴向键槽处在的平面切割。

本发明针对的是一种可调节的联轴器，适用于将一根轴和一个机械元件联接，使机械元件在轴的轴向上定位。联轴器的某些实施方案还可将机械元件相对于轴作周向定位，使联轴器在轴和机械元件间传递旋转载荷。联轴器的运转通过在圆周上夹持轴的表面，而同时又在圆周上夹持贯通机械元件的孔，或机械元件壳体的外表面。

可和轴联接的机械元件包括槽轮，皮带轮，风扇，链轮，轴承壳，减速器和轴毂等，但不限于这些。本发明联轴器的某些方案适用于将两根轴联接。为讨论便利起见，下面对联轴器及联轴功能的叙述，一般就轴和槽轮或轴和轴承件的联接进行。应理解联轴器的目的并不限制用于这些特定的机械元件。

参看图1，联轴器10的一个理想实施方案有一个锁轴件12，一个锁圈14和一个锁紧螺母16。锁轴件，锁圈和锁紧螺母互相作用，将诸如槽轮（未示）等的机械元件在轴18的特定轴向位置上锁定，而同时又将槽轮在与轴相对的周向上紧固。将锁轴件12在轴的表面上压紧，从而减小锁轴件的在轴上夹持的内表面的有效直径。于是锁圈14在槽轮毂中膨胀，从而增大在轮毂上夹持的外表面的有效直径。于是联轴器10在轴和槽轮间传递载荷。

锁轴件12有内表面22和外表面24。内表面22为圆柱形，最好圆周上有细纹滚花以提供轴的接触表面的高摩擦。外表面24有螺纹端24，退拔形承载表面28和有突缘的头端30。退拔形载荷表面28从螺纹端向着有突缘的头端径向向外伸。退拔形承载表面28的终点，为突缘头端30的肩台34。据发现退拔形与内表面倾斜在20°-30°间为理想退拔形。退拔形的陡直度可对拧紧联轴器所需的扭矩和行程作控制，并可在轴和机械元件间取得适当的连接。

板手孔36纵向伸入与肩台34相对的突缘头端30的边上。孔适合容纳诸如板手的紧固工具。紧固工具用于调节锁轴件12在圆周上与轴18相对的位置。

锁轴件12最好有贯通开缝38和压缩开缝40。贯通缝38从外面向内表面伸展。压缩开缝40从外面向内表面伸展，并从突缘头端30伸到螺纹端26的附近。贯通开缝38和压缩缝40使内表面22可胀缩。最好贯通开缝38不与轴18的轴线平行。开缝的角度允许元件上的螺纹略有偏斜而仍能工作。例如，当螺纹表面的直径减小时，在开缝中横过的螺纹便会变为偏斜。螺纹会变为很偏斜，致使贯通开缝38一侧的牙和另一侧上的牙槽对正，以至将在螺纹端上拧紧的表面咬死。将通缝38倾斜，则在锁轴件12收缩时，缝的角度可抵销锁轴件收缩造成的齿的偏斜。否则可在至少一个螺纹表面上用平螺纹。即使缝两侧的螺纹没有完全正确对正，由于和倾斜通缝有同样的防咬死特性，允许缝两侧的螺纹稍有错位。

锁圈14有内表面42和外表面44。外表面44为圆柱形。内表面42有楔形表面46（a）及46（b）和中心线48。锁圈14围绕中线48对称。楔形表面46从中线径向外伸。

锁圈14最好有通缝52和膨胀缝54。通缝52从外表面44伸向内表面42。膨胀缝54从外表面44伸向内表面42，在轴向上通过楔形表面46，终点在中线48上或不到中线。开缝使锁圈可作径向胀缩。

锁紧螺母有螺纹内表面56及外表面58。螺纹内表面56与锁轴件12的螺纹端26对应，从而锁紧螺母16可和锁轴件作螺纹啮合。外表面58有退拔形承载表面60，突缘头端62，扳手孔63，和肩台64。扳手孔63纵向伸入突缘头端62的与肩台64相对的一侧。孔适合容纳诸如扳手的紧固工具。紧固工具用于调节锁紧螺母16在周向上相对于轴18的位置。

退拔形承载表面60在径向上向外朝突缘头端62伸出，终点为肩台64。退拔形承载表面60的角度与退拔形承载表面28的角度相同。楔形表面46（a）及46（b）的角度，与退拔形承载表面28及60的角度分别对应。锁圈14的内表面于是和锁轴件及锁紧螺母的承载表面配合。

最好锁紧螺母16有通缝68和压缩缝70。通缝68从外面伸向内表面。压缩缝70沿锁紧螺母的长度伸展，从外表面58上开始，终止于螺纹内表面56附近。开缝使锁紧螺母可胀缩。

参看图2，为将槽轮71在轴18上的特定轴向和周向位置上锁紧，锁轴件12可在轴的轴向上定位。锁圈14围绕锁轴件12的圆周定位，使楔形表面46（a）与退拔形承载表面28相邻。锁轴件12和锁圈14的轴向关系可调节，将锁圈在机械元件在轴上定中的位置上定中。然后将槽轮71在锁圈14的外表面44上定中，槽轮在外表面44上安装。最后，将锁紧螺母16拧在锁轴件12的螺纹端26上。在联轴和解联过程中，突缘头端30及62促进槽轮在相对于锁圈的所需位置上固定。用紧固工具控制元件在轴周围的旋转位置。

锁紧螺母16在锁轴件12上拧紧时，退拔形承载表面60被拉向承载表面28。当两表面拉近时接触楔形表面46（a）及46（b）。承载表面在楔形表面上作用，压迫锁圈径向向外膨胀，压入槽轮毂。同时锁圈的阻力和后来的槽轮阻力在退拔形承载表面上作用，压迫锁轴件和锁紧螺母在轴上收缩。锁紧螺母16上的径向向内的力被向锁轴件12的螺纹端26上传递，将向内的力相当均匀地在锁轴件的长度和圆周上分布。

联轴器收紧后，锁轴件12夹持轴18，于是将轴的旋转传递到联轴器。锁圈14膨胀入槽轮，使联轴器的旋转又向槽轮传递。

最好使用材料流动小的弹性材料制造锁轴件，锁圈和锁紧螺母。利用弹性材料和/或使用上述的通缝及压缩缝，有上述的结构形式，联轴器便可能自行释放。当锁紧螺母16离锁轴件12时，退拔形承载表面28及60互相离开，于是向外压在锁圈14上的压力14减小。当锁圈14上的压力减小后，锁圈缩回到原来形状，从而放松槽轮。当锁紧螺母与锁轴件分离，从楔形表面下滑出后，锁圈压力减小，锁紧螺母及锁轴件又膨胀到原来的形状，便将轴松开。

元件选材要符合特定的应用。例如和制造突缘头端的材料比较，锁轴件的螺纹表面和锁圈可用高弹性材料。因此，每一元件部分的用材都最符合它的功能要求。适宜的联轴器材料包括金属，聚合型材料，和某些陶瓷。用复合材料或多层材料制造联轴器元件，例如有套筒，板块，处理表面和插入件元件等也很适合。例如元件上可滚花，加花键，阴极氧化处理，电镀或涂漆等。

对适合作联轴器的材料要考虑的其他问题，包括轴，联轴器元件和槽轮等的摩擦系数特点。最好锁圈内表面，和锁轴件及锁紧螺母的外表面有相对低的摩擦系数特性，便可在将联轴器收紧或放松时，各表面间易于互相滑动。此外，最好联轴器表面和轴及槽轮间的接触，承受相当大的摩擦，以促进联轴器的夹持作用。这些性能在收紧联轴器时，影响需要的扭矩和行程。例如，如果互相作用的元件表面有高比光洁度（specific    high-micron    finish），则可能减小拧紧时的扭矩和锥度。高光洁表面的取得通过涂敷某些添加剂或油脂，特别如含钼添加剂或在表面上涂敷低摩擦系数的粘合剂。上述材料问题也适用于本发明下述的其他方案。

参看图3，使用一系列的拼合套筒72，调节用于各种轴径的锁轴件12的内径。每一拼合套筒有带部分开缝74的外表面73，和滚花的内表面75。拼合套筒72的厚度，决定使用套筒的联轴器的有效轴径范围。外表面73的圆周，略小于锁轴件12内表面22圆周的一半。拼合套筒72夹在轴和锁轴件12之间，其间有适当的间隙供在轴的周围收缩。

参看图4，将拼合套筒72放在锁轴件12的内表面22内。轴18在套筒之间滑动。当联轴器按上述收紧时，锁轴件12内表面22在拼合套筒72上收缩。拼合套筒72收紧，内表面75夹紧轴18的表面。局部开缝74和拼合套筒的圆周量度使拼合套筒付在轴上收紧，传递联轴器元件的夹持力。拼合套筒的长度最好与锁轴件长度相等，将锁轴件12的力在拼合套筒72上作均匀的完全分布。

参看图5，联轴器76有紧固螺母77，锁轴件78，锁紧螺母79及锁圈80。锁轴件78及锁圈80分别与锁轴件12及锁圈14相似。锁紧螺母79与锁紧螺母16相似，不同之处为锁紧螺母79的内表面81没有螺纹。为将轴18和槽轮71联接，将锁轴件78，锁圈80及锁紧螺母79组装在轴和槽轮之间，如上述。紧固螺母77拧在锁轴件78的在轴向上伸到锁紧螺母79外面的螺纹端82上。将紧固螺母77拧紧后，锁轴件的退拔形承载表面和锁紧螺母被压在一起，便产生上述的联接。

本发明联轴器的另一理想方案，将轴和轴承型机械元件固定。参看图6，内轴承联轴器83将无键轴84和花键轴承壳85联接。通过将载荷在轴承壳内的轴的圆周上分布，使轴84和轴承壳85联接。轴承壳85有容纳内腔86，和用肩台88分隔的主腔87。主腔87有花键或键槽89。

联轴器83有锁轴件90和锁圈91。锁轴件90与锁轴件12相似。锁轴件90有内表面92和外表面93。内表面92最好有圆周滚花，使锁轴件90和轴84间有高摩擦接触。外表面93有螺纹端94，退拔形承载表面95和突缘头端96。退拔形承载表面的角度从内表面上测量最好在20-30°范围内。锁轴件的通缝97从外部向内表面伸。压缩缝98从外表面伸到内表面，从突缘头端96达到螺纹端94的附近。突缘头端96有扳手孔99，和联轴件10的扳手孔36及63相似。

锁圈91有外表面100和内表面101。内表面101有螺纹表面102，楔形表面104，齿106，和通缝107。螺纹表面102和螺纹端94对应，从而锁圈91可和锁轴件90用螺纹啮合。承载表面95的角度和楔形表面104的角度对应。齿106从螺纹表面102附进行外表面100轴向外伸。齿106有一定尺寸，沿锁圈91边缘放置，当将锁圈91放入容纳内腔86中时齿106插入键槽89中。齿的构形与键槽89的特点一致。锁圈19的通缝107的位置最好与齿106相对。

参看图7，用两个联轴器将轴84在轴承壳85中固定。现仅对一个联轴器83作叙述，可理解第二联轴器与之相似地放在轴承壳85的另一侧。将锁圈91放入轴承壳85中，直到锁圈抵靠肩台88。齿106插入键槽89中。有锁轴件90在上面安装的轴84通过锁圈91插入轴承壳89中。将轴84的相对于轴承壳85的轴向位置调节到所需位置上。然后将锁轴件90拧入锁圈91。将锁轴件90在锁圈91中拧紧，齿106在键槽89中夹往，防止锁圈旋转。锁轴件90被拉入锁圈91，使退拔形承载表面95接触楔形表面104。承载表面95轴向移动时，楔形表面104及锁圈91被径向外推。承载表面95及锁轴件90便被在径向上向里压。锁圈外表面膨胀入容纳内腔86，被在里面夹持。同时锁轴件的内表面在轴外部收缩，将轴夹紧。于是轴在机械元件中的径向上定中。

当锁轴件90在轴承壳中收紧时，即用齿承受张紧载荷时，齿106可起防止锁圈91在轴承壳中旋转的作用。一旦联轴器收紧，轴承壳85的旋转载荷由与锁圈外表面接触的轴承壳表面承受。

联轴器83还适用于定尺寸的轴承壳和轴，使联轴器可夹在主腔和轴之间，不需分别的容纳内腔。于是齿106径向伸展，略超出锁圈91的外表面，承受锁圈上的张紧载荷。在其他情况下，将主腔加工，形成容纳联轴器的内腔。

另一种内支承联轴器用与联轴器10的锁圈14相似的延长锁圈。延长锁圈的长度与使用这锁圈的轴承壳相同。这样便不用有锁轴件和锁圈件的两个联轴器，而仅用一个锁圈和两个锁轴件，便可将轴在轴承中紧固。

参看图8，有外支承联轴器120将轴承壳22和轴124紧固。当轴承壳没有内键槽，并且在轴承壳中不适宜加工键槽或容纳腔的条件下，联轴器120特别有用。这联轴器有锁圈126和承载圈128。锁圈126有内表面130和外表面132。

内表面130有轴承壳接触表面134，中间表面136和轴接触表面138。中间表面136及轴接触表面138间形成肩台140。外表面132有螺纹端144，楔形表面146和轴端148。楔形表面146从螺纹端144径向向内伸至轴端148。轴端148有扳手孔150，适合容纳紧固工具的端部。紧固工具用于控制锁圈相对于承载圈的圆周位置。

锁圈126因贯通开缝152而从外表面割开到内表面。压缩缝154从轴端伸到肩台140附近，并从内表面伸到不到外表面132处。压缩缝154使锁圈126的轴端可包围轴124压紧。压缩缝156从螺纹端144伸向楔形表面146，并从外表面伸到内表面。压缩缝156使轴承壳接触表面134可被压在轴承壳122的周围。压缩缝154及156使锁圈的两端可分别压缩及膨胀。

承载圈128有内表面157及外表面158。内表面157由肩台164分隔的圆柱形前表面160和后表面162构成。前表面160有螺纹，可藉螺纹拧在锁圈126的螺纹端144上。承载圈126的外表面158有扳手孔165，适合容纳紧固工具的端部。紧固工具用于控制承载圈128相对于锁圈126的圆周位置。

参看图9，将轴124插入轴承壳122的要求位置上。锁圈126套在轴124上，达轴承壳122处，使壳接触表面134包围轴承壳。承载圈128套在轴和锁圈上，并用螺纹拧在锁圈上。

将承载圈128在锁圈126上拧紧时，将肩台164拉向楔形表面146并接触。肩台164造成抵靠楔形表面146的圆周载荷线，压迫锁圈126收缩。壳接触表面134及轴接触表面138，分别包围轴承壳及轴收缩。载荷线在壳接触表面134和轴接触表面138间纵向定位，就是在中间表面的径向上方，因此两接触表面分别收缩。这样可取得锁圈126每一部分的最大收缩。

使用联轴器120时，轴在轴承壳中径向定中，轴和轴承壳上的载荷在与联轴器接触的各表面上分散，而不成为孤立的点接触。壳接触表面134及轴接触表面138的长度影响轴承壳与轴的承载负担。例如，增加轴接触表面138的长度，使载荷按比分布，轴上的比例较大，因此如出现运转故障，可能被损坏的元件是轴承而不是轴。

轴承壳的两端上都可用联轴器120。用一对联轴器可提高联接部件的承载能力，进一步固定部件的相对位置。

参看图10，在有轴向键槽178的轴176的所需轴向位置上，设联轴器120，将一个或多个诸如槽轮172和/或隔离件174的机械元件固定。联轴器170固定机械元件与轴相对的轴向和周向位置。

联轴器170有轴壳180，T形键182和锁轴件184。轴壳180为圆柱形空心元件，可在轴176上作滑动安装。轴壳180有内键槽186，外键槽188，内表面190和外表面192。内键槽186和外键槽188形成内外表面间的通缝。内表面190有螺纹表面194和两敞口端附近的楔形表面196。楔形表面196从螺纹表面194，朝向敞口端径向外伸。

轴壳180的与轴176相对的圆周位置由T形键182固定。T形键182有下部198和上部200。下部198通过内键槽186，伸入轴176的键槽178。上部200留在外键槽188中并径向伸到外表面192的上方。于是T形键182将轴176和轴壳180的旋转连接，而同时提供外键，将机械元件和隔离件楔紧。最好槽轮172及隔离件174分别有键槽202及204，从内表面径向向外伸。

槽轮172及隔离件174的孔径，相当于轴壳180外表面192的直径。当将T形键182在内外键槽中放定时，安装在轴壳180上的槽轮及隔离件的圆周位置，由上键部200在键槽202及204中楔入而固定。

锁轴件184固定轴壳180在轴176上的轴向和周向位置。锁轴件184与联轴器83的锁轴件90相似。各锁轴件有内表面210和外表面212。外表面212有螺纹端214，退拔形承载表面216和突缘头端218。螺纹端214的螺纹与轴壳180的螺纹表面194一致。退拔形承载表面216的角度，与轴壳180的楔形表面196的角度对应。突缘头端218有扳手孔220。每一锁轴件184也有通缝222和压缩缝224。

参看图11，将锁轴件藉螺纹拧入轴壳敞口端拧紧时，退拔形承载表面216向楔形表面196轴向移动。楔形表面196在承载表面216上作用，压迫锁轴件184收缩。于是锁轴件184围绕轴176夹紧。锁轴件184在轴壳180中完全夹紧时，轴壳180相对于轴176的周向和轴向位置紧固。锁轴件184安装在轴上，在与轴壳相对的端上。

锁轴件184在轴壳180中安装夹紧前，将槽轮172安装在轴壳上。利用隔离件174进一步控制轴壳180上多个槽轮的轴向位置。利用槽轮，隔离件和突缘头端218，将槽轮172在轴壳180的轴向上定位并夹持。于是用联轴器170，很易于改变安装在轴壳上的槽轮的数目和位置。一旦槽轮及隔离件安装后，将锁轴件安装在轴上，并在轴壳中夹紧。

图12所示另一实施方案中，轴壳230有螺纹端，楔形端232和突缘头端234。将锁轴件184在螺纹楔形端232上拧紧，固定轴壳230相对于轴176的轴向及周向位置。

突缘头端234有突缘236，从轴壳230径向外伸，并有柱头螺丝238。柱头螺丝238从突缘236中通过，与轴壳230平行。槽轮172及隔离件174在突缘头端218和突缘236之间固定。一旦将锁轴件184在轴壳230中拧紧，柱头螺丝238在突缘236中拧紧，抵靠最近的槽轮或隔离件。于是，使槽轮172和隔离件174在轴壳230上的位置上紧固。柱头螺丝可对不能精确确定槽轮，隔离件与轴壳的长度作补偿，使安装的元件间不留间距。

有许多可作易代的方法，保证槽轮及隔离件相对于轴壳180及230的轴向位置固定。例如，将弹性材料制造的尺寸稍过大的隔离件174在端部突缘和槽轮之间压紧。这样便将槽轮紧压在轴壳上。

假如在轴和机械元件间不传递旋转载荷，便不需要T形键182的上部200。T形键下部198或另一种适当的紧固装置，便可将轴壳的位置相对于锁轴件固定，促进锁轴件在轴壳中的紧固。

虽然对理想实施方案已作图示及叙述，但可理解仍可作各种改变而不脱离本发明的精神和范围。例如可在每一方案中包括套筒或拼合套筒以扩大可用于联轴器的轴径范围。如元件使用的材料有足够的弹性，便不需通缝或压缩缝。还可有其他措施将联轴器相对于机械元件固定。例如，销圈91上的齿106可从锁圈上径向外伸，插入轴壳键槽。否则，每一锁圈也可有若干齿。

元件直径部分取决于轴和机械元件的直径，部分取决于联轴器材料的弹性或屈服范围。使用上述的材料和设计，便可将一个尺寸的联轴器适合一个范围的轴径和槽轮毂的直径。

至于联轴器10，可以有其他装置使锁轴件和锁紧螺母轴向移动，并将两个元件相互相对在轴向位置上固定。例如，可用多种垫圈和螺母，调节螺丝和/或弹簧适当提供这些功能。

从上可见，本文叙述的联轴器适合将各种机械元件和轴联接。两种内接触表面直径经已设计，与待联接的轴的直径对应。因此，本发明除本文具体叙述外，还可作其他的实施。

Claims (35)

1、一种将有圆柱形表面的轴和有圆柱形孔的机械元件联接的联轴器，装置中有下列各项：

一个弹性锁轴件有一个圆柱形内表面，直径相当于轴的直径范围，又有一个外表面有延长端，并有第一退拔形承载表面，从该延长端径向外伸；

一个弹性锁圈有圆柱形外表面，其直径相当于一个孔径范围，一个内表面有第一及第二楔形表面，该楔形表面从一个中心线径向向外伸，该第一楔形表面形成一个角度，和该第一承载表面的角度对应；

一个弹性锁紧螺母有一个内表面，直径和延长端的直径对应，并有外表面、外表面的第二退拔形承载表面形成一个角度，与该第二楔形表面的角度对应，

该锁轴件，锁圈和锁紧螺母的结构和安排，使该锁紧螺母可在第一方向上相对于该锁轴件的移动，促使第二承载表面被拉向该第一承载表面，并促使该承载表面抵靠该第一及第二楔形表面，从而促使该锁圈径向膨胀，该锁紧螺母径向收缩包围该锁轴件，该锁轴件径向收缩、并使该锁紧螺母在第二方向上，相对于该锁轴件轴向移动，促使该第二承载表面与该第一承载表面离开，而承载表面不抵靠该楔形表面，从而使该锁圈收缩，而该锁紧螺母及锁轴件膨胀。

2、如权利要求1所述之联轴器，而特征为另有装置固定该锁紧螺母相对于该锁轴件的轴向位置。

3、如权利要求1所述之联轴器，而特征为该锁轴件延伸端，和该锁紧螺母的内表面有对应的螺纹，从而将该锁紧螺母在该锁轴件上拧紧时，使该锁紧螺母在该第一方向上移动，将该锁紧螺母在该锁轴件上拧松时，使该锁紧螺母在该第二方向上移动。

4、如权利要求1所述之联轴器，而特征为该锁轴件延伸端有螺纹，该联轴器另有紧固螺母，其内表面的螺纹与该延长端对应，因此将该紧固螺母在该延长端上松或紧时，分别使该螺母在第一或第二方向上移动。

5、如权利要求1所述之联轴器，而特征为该锁轴件，锁圈和锁紧螺母都有轴向的贯通开缝。

6、如权利要求5所述之联轴器，而特征为该锁轴件，锁圈和锁紧螺母都有压缩缝部分地通过该元件。

7、如权利要求1所述之联轴器，而特征为该退拔形承载表面与该锁轴件内表面，形成在20-30°范围内的角度。

8、一种将有圆柱形表面的轴和有圆柱形孔的机械部件联接的方法，包括下列的各步骤：

将一个弹性锁轴件在轴上相当于机械元件要求的轴向位置的一个位置上放置，该锁轴件有圆柱形内表面，内表面直径在轴的相应直径范围内，有一个外表面，其中有延长端和第一退拔形承载表面，该承载表面从该螺纹端径向外伸;

将一个弹性锁圈放在该锁轴件外表面上，该锁圈有圆柱形外表面，外表面直径在孔的相应直径范围内，一个内表面有第一及第二楔形表面，从一个中线径向外伸，该第一楔形表面的角度与该第一承载表面的角度对应;

将机械元件在该锁圈上安装;

将一个弹性锁紧螺母安装在该锁轴件延长端上，该锁紧螺母有圆柱形内表面，圆柱形内表面的直径在该延长端的相应直径范围内，一个外表面有第二退拔形承载表面，该第二承载表面的角度，与该第二楔形表面的角度对应;

将该锁紧螺母轴向移动，使该第二承载表面向该第一承载表面移动，从而促使该第一及第二承载表面分别抵靠该第一及第二楔形表面，并促使该锁圈径向膨胀，和该机械元件夹紧，该锁轴件与锁紧螺母径向收缩，锁轴件将轴夹持。

9、如权利要要求8所述之联轴方法，而特征为另有步骤在该锁紧螺母轴向移动后，将该锁紧螺母相对于该锁轴件固定轴向位置。

10、如权利要求8所述之联轴方法，而特征为该锁轴件的延长端有螺纹，该锁紧螺母内表面有螺纹，该螺纹表面与该延长端对应，使该锁紧螺母轴向移动的该步骤包括下列步骤：

向该锁轴件上拧紧该锁紧螺母，将该第二承载表面拉向该第一承载表面，从而使该第一及第二承载表面分别抵靠该第一及第二楔形表面，促使该锁紧螺母径向膨胀，和该机械元件夹紧，该锁轴件及该锁紧螺母在轴外径向收缩，使该锁轴件夹持该轴。

11、如权利要求8所述之联轴方法，而特征为该锁轴件延长端有螺纹，将该锁紧螺母轴向移动的该步骤包括下列步骤：

在该锁轴件延长端上安装该紧固螺母，该紧固螺母有螺纹内表面与该延长部对应;

在该锁轴件上拧紧该紧固螺母，使该第二承载表面向该第一承载表面轴向移动。

12、一种将有圆柱形表面的轴，和有圆柱形孔的机械元件联接的装置，包括下列各项：

一个有圆柱形内表面的弹性锁轴件，内表面直径在轴径直径范围内，并有一个外表面，该外表面有一个螺纹端，和从该螺纹端径向外伸的退拔形承载表面;

一个弹性锁圈有一个圆柱形外表面，外表面直径在孔直径的相应范围内，一个内表面有楔形表面和螺纹表面，该楔形表面形成一个角度，与该承载表面的角度对应，该螺纹表面与该锁轴件螺纹端对应，有圆周上的锁紧装置，限制该锁圈相对于该锁轴件的旋转，从而向该锁圈内拧紧该锁轴件时，将该承载表面拉向该楔形表面，并与之接触，从而使该锁圈膨胀，该锁轴件收缩，将该锁轴件从该锁圈中松出时，使该承载表面离开该楔形表面，让该锁圈收缩和让该锁轴件膨胀。

13、如权利要求12所述之联轴装置，而特征为与有轴向键槽的机械元件配合使用，其圆周锁紧装置有一个齿，可在该轴向键槽中设定位置。

14、如权利要求12所述之联轴装置，而特征为该锁轴件和锁圈各有轴向的通缝。

15、如权利要求14所述之联轴装置，而特征为该锁轴件和锁圈各有一条压缩缝部分地通过该元件伸展。

16、如权利要求12所述之联轴装置，而特征为该退拔形承载表面和锁轴件内表面，形成20-30°范围内的角度。

17、一种将有圆柱形表面的轴，和有圆柱形孔的机械元件联接的方法，包括下列步骤：

孔中放入一个弹性锁圈，该锁圈有一个装置防止该锁圈相对于机械元件旋转，一个外表面直径在孔的直径的相应范围内，一个内表面有一个螺纹表面和一个楔形表面，该楔形表面从该螺纹端径向外伸;

将一个弹性锁轴件放在轴上，伸入该锁圈，该锁轴件有一个外表面，有螺纹端与该锁圈的该螺纹表面对应，并有一个退拔形承载表面，角度与该楔形表面的角度对应，该锁轴件的位置使该承载表面与该楔形表面相邻，而该螺纹端与该螺纹表面相邻;

将该锁轴件拧紧，使之进入该锁圈，从而将该退拔形承载表面拉向该楔形表面，与之抵靠，促使该锁圈膨胀进入机械元件孔，并使该锁轴件包围该轴收缩。

18、一种将有圆柱形孔的机械元件在有圆柱形表面的轴上放置的定位装置，装置中有下列各项：

一个有敞口端的轴壳安装在轴上，该壳有圆柱形内表面和圆柱形外表面，外表面直径在孔的直径的相应范围内，该内表面的敞口端附近有第一表面，其直径大于轴径，有一个楔形表面从该第一表面径向外伸，达到该敞口端;

轴向定位装置，将机械元件在该轴壳的两端间固定;

弹性锁轴件，有圆柱形内表面，其直径在轴直径的相应范围内，有外表面，其退拔形承载表面形成的角度与该楔形表面的角度对应，

该轴壳和锁轴件的构造及安排，为该锁轴件轴向移动，进入该轴壳，将该承载表面拉向该楔形表面并与之抵靠，于是使该锁轴件收缩。而该锁轴件向该轴壳外面的轴向移动时，使该退拔形承载表面离开该楔形表面，使该锁轴件可膨胀。

19、如权利要求18所述之定位装置，而特征为另有装置以固定该锁轴件与该轴壳相对的轴向位置。

20、如权利要求18所述之定位装置，而特征为该第一表面有螺纹，该锁轴件有螺纹端与该螺纹表面对应，因而将锁轴件向该轴壳中拧紧，以及将该锁轴件从该轴壳中松出时，造成该轴向移动。

21、如权利要求20所述之定位装置，而特征为该轴向定位装置有一个第一突缘头端，在锁轴件的与该螺纹端相对的端部上，从该锁轴件外表面径向向外伸出，一个第二突缘头端，在与螺纹表面相近的敞口端相对的敞口端上，从该轴壳上径向外伸。

22、如权利要求20所述之定位装置，而特征为该轴壳内表面的两端，有螺纹表面和楔形表面，该定位装置另有适合向该轴壳内锁紧的第二锁轴件。

23、如权利要求18所述、用于作有纵向键槽的轴的定位装置，而特征为该轴壳另有一个轴向键槽，从该外表面伸向该内表面并从其中通过，定位装置另有一个有下部和上部的T形键，该T形键插入该键槽、该下部伸出该内表面另侧，将轴和机械元件分别用T形键的下部和上部楔紧，从而将机械元件的圆周上的位置，相对于轴固定。

24、如权利要求18所述之定位装置，而特征为该锁轴件有一条轴向的贯通开缝。

25、如权利要求24所述之定位装置，而特征为该锁轴件有压缩缝，部分地通过该锁轴件。

26、如权利要求18所述之定位装置，而特征为该承载表面与该锁轴件内表面的角度在20-30°范围内。

27、将有圆柱形孔的机械元件在有圆柱形表面的轴上定位的方法，包括步骤如下：

将端部敞口的轴壳在轴上安装，该壳有圆柱形内表面和圆柱形外表面，外表面直径在孔径的相应范围内，该内表面的一个敞口端附近有一个第一表面，其直径大于轴的直径，一个楔形表面从该第一表面，径向外伸到敞口端;

在轴壳上安装一个机械元件;

用轴向定位装置将机械元件在轴壳上固定;

将一个弹性锁轴件放在轴和该第一表面之间，该锁轴件有一个圆柱形内表面，内表面直径在轴径的相应范围内，有一个外表面，它有退拔形承载表面，它形成的角度与该楔形表面形成的角度对应;

将该锁轴件轴向移动，进入该轴壳，从而将该承载表面拉向该楔形表面并与之抵靠，使该锁轴件包围该轴收缩并紧锁。

28、如权利要求27所述机械元件定位方法，而特征为该第一表面有螺纹，该锁轴件外表面有螺纹端，与该螺纹表面对应，该轴向移动步骤有将该锁轴件在该轴壳中拧紧及放松的步骤。

29、如权利要求28所述之机械元件定位方法，而特征为另有步骤将机械元件相对于轴在圆周位置上固定。

30、一种将有外圆柱形表面的机械元件与有圆柱形表面联接的装置，该装置有下列各项：

一个弹性锁圈有一个圆柱形内表面和一个圆柱形外表面，该内表面有机械元件接触表面，接触表面的直径在机械元件外表面的直径范围内，一个轴接触表面，直径在轴的直径的相应范围内，该机械元件接触表面和该轴接触表面间，有一个中间表面，该锁圈外表面有第一表面，圈围该机械元件接触表面的一部分，一个退拔形承载表面从该第一表面径向内伸，圈围该中间表面;

一个承载圈有一个圆柱形外表面和一个圆柱形内表面，该内表面有第一端，其直径在该锁圈第一表面的相应直径范围内，一个承载肩台与该第一端有间距，从而当该承载圈在该锁圈上移动时，该承载肩台接触该退拔形承载表面，

一个该锁圈和承载圈的构造和安排，为该承载圈相对于该锁圈轴向位移时，使该承载肩台接触该退拔形承载表面，使该锁圈收缩。

31、如权利要求30中之装置，而特征为另有装置固定该承载圈的轴向位移。

32、如权利要求30所述之装置，而特征为该锁圈第一表面有螺纹，从而将该承载圈在该锁圈上拧紧或放松时，使该承载圈轴向移动。

33、如权利要求30所述之装置，而特征为该锁圈有一条轴向贯通开缝，若干机械元件开缝，从该机械元件接触表面径向伸至该螺纹表面，从表面穿过，若干轴开缝从该轴接触表面径向伸出，在该外表面前终止。

34、一种将有圆柱形外表面的机械元件和有圆柱形表面的轴联接的方法，该方法中有下列步骤：

将弹性锁圈在轴和机械元件上安装，该锁圈有圆柱形内表面和圆柱形外表面，该内表面有机械元件接触表面，接触表面的直径在机械元件外表面直径范围内，一个轴接触表面，直径在轴的相应直径范围内，一个中间表面在该机械元件接触表面和该轴接触表面之间，该锁圈外表面有第一表面圈围该机械元件接触表面，一个退拔形承载表面从该第一表面径向内伸，圈围该中间表面;

将一个承载圈安装在该锁圈上，该承载圈有圆柱形外表面和圆柱形内表面，该内表面有一个第一端，它的直径在该锁圈第一表面的相应直径范围内，一个承载肩台与该第一端有间距，使该承载圈在该锁圈上移动时，该承载肩台与该退拔形承载表面接触。

该承载圈在该锁圈上轴向移动，使该承载肩台接触退拔形承载表面，从而使该锁圈收缩，将机械元件及轴锁紧。

35、如权利要求34所述之联轴方法，而特征为该第一表面及该第一端有对应的螺纹，将该承载圈轴向移动的步骤包括将该承载圈在该锁圈上拧紧的步骤。

Images