CN107524726A - 扭矩限制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扭矩限制器包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件包括第一配合面，所述第二传动件包括第二配合面，所述第一传动件和第二传动件通过第一配合面和第二配合面进行配合，所述第一配合面从其中心位置向四周辐射多个第一啮合齿，多个第一啮合齿在第一配合面的圆周方向呈波浪纹形状，所述第二配合面从其中心位置向四周辐射多个第二啮合齿，多个第二啮合齿在第二配合面的圆周方向呈波浪纹形状，第一啮合齿和第二啮合齿互补啮合。本发明提供的扭矩限制器具有传动平稳，使用寿命长的优点。

Description

扭矩限制器

【技术领域】

本发明涉及机械传动部件领域，特别涉及一种扭矩限制器。

【背景技术】

扭矩限制器主要用于传递扭矩，通常的，扭矩限制器被安装在主动轴和从动轴之间，当从动轴所连接的负载超载或者发生故障时，使得从动轴所需的扭矩超过设定值，此时，扭矩限制器便以打滑的形式限制传动系统所传递的扭矩，具体表现为主动轴空转，从动轴停止，因此起到过载保护的功能。

由于过载情况消失后，主动轴和从动轴之间会自行恢复连接，从而使负载继续工作。因而，实际运转过程中，扭矩限制器会在工作和脱开之间不停切换，部件之间磨损严重，降低扭矩限制器的工作效率，缩短了扭矩限制器的使用寿命。

【发明内容】

为克服上述传统扭矩限制器会在工作和脱开之间不停切换，部件之间磨损严重，降低扭矩限制器的工作效率，缩短了扭矩限制器的使用寿命的问题，本发明提供一种扭矩限制器。

解决技术问题的技术方案是提供一种扭矩限制器所述扭矩限制器包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件包括第一配合面，所述第二传动件包括第二配合面，所述第一传动件和第二传动件通过第一配合面和第二配合面进行配合，所述第一配合面从其中心位置向四周辐射多个第一啮合齿，多个第一啮合齿在第一配合面的圆周方向呈波浪纹形状，所述第二配合面从其中心位置向四周辐射多个第二啮合齿，多个第二啮合齿在第二配合面的圆周方向呈波浪纹形状，第一啮合齿和第二啮合齿互补啮合。

优选的，所述波浪纹为正弦波。

优选的，所述第一配合面和第二配合面之一者整面设置成凹面，第一配合面和第二配合面之另一者整面设置成与所述凹面相配合的凸面。

优选的，所述第一配合面和第二配合面之一者在其中间位置设置有定位孔，第一配合面和第二配合面之另一者设置有和所述定位孔配合的定位件。

优选的，所述第一啮合齿和第二啮合齿呈圆环设置。

优选的，所述第一传动件包括第一传动部和第一配合部，所述第一传动部为圆柱斜齿轮或圆柱直齿轮或锥齿轮，所述第一配合部设置于第一传动部其中一个底面，所述第一配合部远离所述第一传动部的面为所述第一配合面，第一配合部呈圆盘状，所述第一传动件在第一传动部的中间位置开设有第一盲孔。

优选的，所述第二传动件包括第二传动部和第二配合部，所述第二传动部为圆柱直齿轮或圆柱斜齿轮或锥齿轮，所述第二配合部设置于第二传动部其中一个底面，所述第二配合部远离所述第二传动部的面为所述第二配合面，所述第二配合部呈圆盘状且直径和第一配合部一致，所述第二传动件在第二传动部的中间位置开设有第二盲孔。

优选的，所述扭矩限制器进一步包括第一连接件、第二连接件、垫圈以及弹性件，所述第一传动件在所述第一盲孔的底部开设有贯穿第一传动件的第一通孔，所述第二传动件在所述第二盲孔底部开设有贯穿第二传动件的第二通孔，所述第二连接件设置于所述第一盲孔中，所述垫圈和弹性件设置于所述第二盲孔中，所述第一连接件依次穿过弹性件、垫圈、第二通孔、第一通孔并和所述第二连接件连接。

优选的，所述第一连接件包括轴和阻挡件，所述阻挡件设置于靠近轴其中的一个端部，所述轴在远离阻挡件的另一个端部的位置开设有用于和第二连接件配合的缺口，所述阻挡件靠近所述缺口的面到所述缺口的距离S小于第一盲孔的底部到第二盲孔的底部的距离L加上弹性件在自然状态下的长度M和垫圈的厚度D。

优选的，所述扭矩限制器进一步包括第一连接件、第二连接件以及弹性件，所述第一传动件在所述第一盲孔的底部开设有贯穿第一传动件的第一通孔，所述第二传动件在所述第二盲孔底部开设有贯穿第二传动件的第二通孔，所述第二连接件设置于所述第一盲孔中，所述弹性件设置于所述第二盲孔中，所述第一连接件依次穿过弹性件、第二通孔、第一通孔并和所述第二连接件连接，所述第一连接件包括轴和阻挡件，所述阻挡件设置于靠近轴其中的一个端部，所述轴在远离阻挡件的另一个端部的位置开设有用于和第二连接件配合的缺口，所述阻挡件靠近所述缺口的面到所述缺口的距离S小于第一盲孔的底部到第二盲孔的底部的距离L加上弹性件在自然状态下的长度M。

本发明提供的扭矩限制器具有一下有益效果：

1、提供的扭矩限制器包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件包括第一配合面，所述第二传动件包括第二配合面，所述第一传动件和第二传动件通过第一配合面和第二配合面进行配合，所述第一配合面从其中心位置向四周辐射多个第一啮合齿，多个第一啮合齿在第一配合面的圆周方向呈波浪纹形状，所述第二配合面从其中心位置向四周辐射多个第二啮合齿，多个第二啮合齿在第二配合面的圆周方向呈波浪纹形状，第一啮合齿和第二啮合齿互补啮合。以该设计方式，多个第一啮合齿在第一配合部的圆周方向呈波浪纹形状，多个第二啮合齿在第二配合部的圆周方向呈波浪纹形状，第二啮合齿和第一啮合齿呈互补啮合关系。则当第一传动件和第二传动件发生相对转动时，波浪纹形状的啮合齿使得第一传动件和第二传动件发生相对转动时圆滑过渡，相对运行平稳，不会发生较大的震动，可以对各部分机构形成保护。进一步的，波浪纹的形状设计使得第一啮合齿和第二啮合齿之间相对转动时过渡圆滑，不容易发生磨损，可以增加扭矩限制器的使用寿命。

2、所述第一配合面和第二配合面之一者整面设置成凹面，第一配合面和第二配合面之另一者整面设置成与所述凹面相配合的凸面。以该设计方式，第一传动件和第二传动件在通过第一配合面和第二配合面进行配合时可以实现自定心，使得第一啮合齿和第二啮合齿之间的啮合度更好，不会发生错位，降低磨损。

3、所述第一配合面和第二配合面之一者在其中间位置设置有定位孔，第一配合面和第二配合面之另一者设置有定位件。以该设计方式，当第一传动件和第二传动件配合时，定位件和定位孔起到第一传动件和第二传动件的定位作用，防止第一传动件和第二传动件发生错位，导致第一传动件和第二传动件发生相对转动时，第一啮合齿和第二啮合齿受力不均，磨损严重，使用寿命不长。

【附图说明】

图1是本发明的扭矩限制器的结构示意图。

图2是图1所示的扭矩限制器的立体结构爆炸示意图，其包括第一传动件、第二传动件、第一连接件、弹性件、垫圈以及第二连接件。

图3是图2所示的第一传动件和第二传动件的配合示意图。

图4是图1中Ⅰ－Ⅰ截面示意图。

图5图2所示的第一连接件的结构示意图。

图6图2所示的第一传动件、第二传动件和弹性件的配合示意图。

图7是图2所示的第一传动件和第二传动件的一种变形设计方式示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1－3，本发明提供一种扭矩限制器10，其包括第一传动件11、第二传动件12、第一连接件13、弹性件14、垫圈15以及第二连接件16。所述第一传动件11包括第一传动部111和第一配合部112，第一传动部111用于和外部驱动机构或者外部执行机构配合，第一传动部111为圆柱斜齿轮，可以理解，所述第一传动部111不局限为圆柱斜齿轮，也可以是圆柱直齿轮或者锥齿轮或者其他非齿轮传动机构。所述第一配合部112用于和第二传动件12配合，第一配合部112为圆盘状，所述第一配合部112的直径和第一传动部111的直径一致，可以理解，所述第一配合部112的直径和第一传动部111的直径也可以不一致，具体根据设计需要而定。第一配合部112设置于第一传动部111其中一个底面。所述第一传动部111和第一配合部112可以通过机械配合，如螺纹连接，进行固定或者一体成型，优选为一体成型。

所述第一配合部112远离第一传动部111的一面为第一配合部112的第一配合面113，所述第一配合部112从第一配合面113的中心位置向四周辐射设置有多个第一啮合齿114，多个第一啮合齿114在第一配合部112的圆周方向呈波浪纹形状排布。

所述第二传动件12包括第二传动部121和第二配合部122，第二传动部121用于和外部驱动机构或者外部执行机构配合。所述第二传动部121的外形为圆柱直齿轮，其外径小于第一传动部111的直径。可以理解，所述第二传动部121的直径也可以是等于或者大于第一传动部111的直径。进一步的，所述第二传动部121不局限于圆柱直齿轮，也可以是圆柱斜齿轮或者锥齿轮或者其他非齿轮传动机构。所述第二配合部122用于和所述第一传动件11配合，具体的，第二配合部122和所述第一传动件11的第一配合部112配合。第二配合部122的形状为圆盘状，优选的，第二配合部122的直径和所述第一配合部112的直径一致，第二配合部122设置于第二传动部121其中一个底面。所述第二传动部121和第二配合部122可以通过机械配合，如螺纹连接，进行固定或者一体成型，优选为一体成型。

所述第二配合部122远离第二传动部121的一面为第二配合部122的第二配合面123，所述第二配合部122从所述第二配合面123的中心位置向四周辐射设置有多个第二啮合齿124，多个第二啮合齿124在第二配合部122的圆周方向呈波浪纹形状。所述第二啮合齿124和所述第一啮合齿114呈互补啮合关系。

请一并参阅图2和图4，所述第一传动部111在远离第一配合部112的面的中心位置开设第一盲孔116。第二连接件16设置于所述第一盲孔116中，所述第二连接件16为卡簧。所述第二传动部121在远离第二配合部122的面的中心位置开设第二盲孔126。所述垫圈15和所述弹性件14设置于所述第二盲孔126中，具体的，垫圈15设置于第二盲孔126的底部和弹性件14之间，所述弹性件14优选为弹簧。

所述第一传动件11在第一盲孔116底部的中间位置开设有贯穿第一传动件11的第一通孔115，第一通孔115的直径小于第一盲孔116的直径，第一通孔115和第一盲孔116同轴设置。所述第二传动件12在第二盲孔126底部的中间位置开设有贯穿第二传动件12的第二通孔125，第二通孔125的直径小于第二盲孔126的直径，第二通孔125和第二盲孔126同轴设置。所述第一传动件11和所述第二传动件12配合时，所述第一通孔115和所述第二通孔125的位置相对应，此处的位置相对应指的是第一通孔115和第二通孔125形成同轴连通的通孔。优选的，所述第一通孔115和第二通孔125的直径一致。

请参阅图5和图6，所述第一连接件13包括轴131和阻挡件132，所述轴131的直径小于所述第一通孔115和第二通孔125的直径。所述阻挡件132设置于靠近轴131其中的一个端部。所述轴131在远离阻挡件132的另一个端部的位置开设有缺口1311，所述缺口1311用于和第二连接件16配合。所述阻挡件132靠近所述缺口1311的面到所述缺口1311的距离S小于第一盲孔116的底部到第二盲孔126的底部的距离L加上弹性件14在自然状态下的长度M和垫圈15的厚度D，也即S＜L+M+D。在其他实施例中，所述扭矩限制器10也可以不设置有垫圈15，则在该实施例中，所述阻挡件132靠近所述缺口1311的面到所述缺口1311的距离S小于第一盲孔116的底部到第二盲孔126的底部的距离L加上弹性件14在自然状态下的长度M，也即S＜L+M。

组装时，所述第一传动件11的第一配合面113和第二传动件12的第二配合面123啮合后，在所述第一盲孔116的内部放置第二连接件16，在所述第二盲孔126内部依次放置垫圈15以及弹性件14，随后将第一连接件13的轴131穿过弹性件14、垫圈15、第二通孔125、第一通孔115后，在第一盲孔116中，轴131上设置的缺口1311和所述第二连接件16配合即完成整个扭矩限制器10的组装。由于所述阻挡件132靠近所述缺口1311的面到所述缺口1311的距离S小于第一盲孔116的底部到第二盲孔126的底部的距离L加上弹性件14在自然状态下的长度M和垫片15的厚度D，则弹性件14必然要受到阻挡件132的挤压，使所述轴131上设置的缺口1311可以在第一盲孔116处和所述第二连接件16配合。配合后，弹性件14为压缩状态将第二传动件12压向第一传动件11，使得第一传动件11和第二传送件12在受外部传动机构传动时，且在设定的扭矩范围内，第一传动件11和第二传动件12可以同步转动。

使用时，本实施例以和第一传动部111啮合的为外部传动机构为例，外部驱动机构和第一传动部111啮合向第一传动部111传递扭矩，第一传动部111经第一配合部112和第二配合部122的配合将扭矩传递给第二传动部121，第二传动部121将转矩传递给外部执行机构。当和第二传动部121啮合的外部执行机构由于人为原因施加外力使得第二传动部121不发生转动。此时，外部驱动机构持续施加扭矩，当外部驱动机构向第一传动部111施加的转矩超过一个临界值时，第一传动部111和第二传动部121发生相对错位实现相对滑动，也即第二传动部121不转动而第一传动部111空转，从而对外部驱动机构形成保护，使得外部驱动机构不会应为扭矩过大发生损坏。

本发明提供的扭矩限制器10，多个第一啮合齿114在第一配合部112的圆周方向呈波浪纹形状，多个第二啮合齿124在第二配合部122的圆周方向呈波浪纹形状，第二啮合齿124和第一啮合齿114呈互补啮合关系。则当第一传动件11和第二传动件12发生相对转动时，波浪纹形状的啮合齿使得第一传动件11和第二传动件12发生相对转动时圆滑过渡，相对运行平稳，不会发生较大的震动，可以对各部分机构形成保护。进一步的，波浪纹的形状设计使得第一啮合齿114和第二啮合齿124之间相对转动时过渡圆滑，不容易发生磨损，可以增加扭矩限制器10的使用寿命。进一步的，所述波浪纹优选为正弦波，使得第一传动件11和第二传动件12发生相对转动时，第一传动件11和第二传动件12之间的相对运动更具规律性和一致性，第一传动件11和第二传动件12之间的离合运动更为平稳，同时，第一啮合齿114和第二啮合齿124之间相对转动时更加耐磨损，使得扭矩限制器10的使用寿命更长。进一步的，相对于传统啮合齿采用梯形波或者三角波的波形而言，传统的扭矩限制器的扭力限制值是根据调整波形角度调节，对弹性件的刚度较为敏感，误差较大。而本发明的第一啮合齿114和第二啮合齿12由于采用波浪纹形状，扭力限制器10的扭力限制值可以根据第一啮合齿114和第二啮合齿124的齿数进行调节，也即通过增加或者减少齿数对扭力限制值进行调节，对弹簧刚度的依赖较小，便于调节。

请再次参阅图3，在其他一些实施例中，所述第一传动件11在其第一配合面113的中心位置设置有定位孔117，具体的，所述定位孔117的形状为圆柱形沉孔，其直径大于所述第一通孔115的直径。所述第二传动件12在其第二配合面123的中心位置设置有定位件127，具体的，所述定位件127为圆柱形凸起，其直径大于所述第二通孔125的直径。所述定位件127用于和定位孔117配合，当第一传动件11和第二传动件12配合时，定位件127和定位孔117起到第一传动件11和第二传动件12的定位作用，防止第一传动件11和第二传动件12发生错位，导致第一传动件11和第二传动件12发生相对转动时，第一啮合齿114和第二啮合齿124受力不均，磨损严重，使用寿命不长。可以理解，所述定位孔不局限于在第一传动件11上设置，也可以在第二传动件12上设置，对应的，当定位孔117设置于第二传动件12上时，所述定位件127在第一传动件11上设置。

请再次参阅图4，在其他一些实施例中，所述第一配合面113和第二配合面123之一者整面设置成凹面的形式，第一配合面113和第二配合面123之另一者整面设计成与所述凹面相配合的凸面形式。以该设计方式，第一传动件11和第二传动件12在通过第一配合面113和第二配合面123进行配合时可以实现自定心，使得第一啮合齿114和第二啮合齿124之间的啮合度更好，不会发生错位，降低磨损。

请参阅图7，在其他一些实施例中，所述第一配合面113进一步设置有第一空白区域118。具体的，所述第一空白区域118为以第一配合面113的中心为圆心，以一数值为半径r形成的圆，所述半径r小于第一配合面113的半径。则所述多个第一啮合齿114在第一配合面113呈圆环设置。以该设计方式，便于第一啮合齿114的加工成型，特别是当提供的扭矩限制器10整体尺寸较小时。相应的，所述第二配合面123上也对应地设置有第二空白区域128，所述第二空白区域128的设置和第一空白区域118的设置一致，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扭矩限制器，其特征在于：所述扭矩限制器包括第一传动件和第二传动件，所述第一传动件包括第一配合面，所述第二传动件包括第二配合面，所述第一传动件和第二传动件通过第一配合面和第二配合面进行配合，所述第一配合面从其中心位置向四周辐射多个第一啮合齿，多个第一啮合齿在第一配合面的圆周方向呈波浪纹形状，所述第二配合面从其中心位置向四周辐射多个第二啮合齿，多个第二啮合齿在第二配合面的圆周方向呈波浪纹形状，第一啮合齿和第二啮合齿互补啮合。

2.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于：所述波浪纹为正弦波。

3.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于：所述第一配合面和第二配合面之一者整面设置成凹面，第一配合面和第二配合面之另一者整面设置成与所述凹面相配合的凸面。

4.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于：所述第一配合面和第二配合面之一者在其中间位置设置有定位孔，第一配合面和第二配合面之另一者设置有和所述定位孔配合的定位件。

5.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于：所述第一啮合齿和第二啮合齿呈圆环设置。

6.如权利要求1所述的扭矩限制器，其特征在于：所述第一传动件包括第一传动部和第一配合部，所述第一传动部为圆柱斜齿轮或圆柱直齿轮或锥齿轮，所述第一配合部设置于第一传动部其中一个底面，所述第一配合部远离所述第一传动部的面为所述第一配合面，第一配合部呈圆盘状，所述第一传动件在第一传动部的中间位置开设有第一盲孔。

7.如权利要求6所述的扭矩限制器，其特征在于：所述第二传动件包括第二传动部和第二配合部，所述第二传动部为圆柱直齿轮或圆柱斜齿轮或锥齿轮，所述第二配合部设置于第二传动部其中一个底面，所述第二配合部远离所述第二传动部的面为所述第二配合面，所述第二配合部呈圆盘状且直径和第一配合部一致，所述第二传动件在第二传动部的中间位置开设有第二盲孔。

8.如权利要求7所述的扭矩限制器，其特征在于：所述扭矩限制器进一步包括第一连接件、第二连接件、垫圈以及弹性件，所述第一传动件在所述第一盲孔的底部开设有贯穿第一传动件的第一通孔，所述第二传动件在所述第二盲孔底部开设有贯穿第二传动件的第二通孔，所述第二连接件设置于所述第一盲孔中，所述垫圈和弹性件设置于所述第二盲孔中，所述第一连接件依次穿过弹性件、垫圈、第二通孔、第一通孔并和所述第二连接件连接。

9.如权利要求8所述的扭矩限制器，其特征在于：所述第一连接件包括轴和阻挡件，所述阻挡件设置于靠近轴其中的一个端部，所述轴在远离阻挡件的另一个端部的位置开设有用于和第二连接件配合的缺口，所述阻挡件靠近所述缺口的面到所述缺口的距离S小于第一盲孔的底部到第二盲孔的底部的距离L加上弹性件在自然状态下的长度M和垫圈的厚度D。

10.如权利要求7所述的扭矩限制器，其特征在于：所述扭矩限制器进一步包括第一连接件、第二连接件以及弹性件，所述第一传动件在所述第一盲孔的底部开设有贯穿第一传动件的第一通孔，所述第二传动件在所述第二盲孔底部开设有贯穿第二传动件的第二通孔，所述第二连接件设置于所述第一盲孔中，所述弹性件设置于所述第二盲孔中，所述第一连接件依次穿过弹性件、第二通孔、第一通孔并和所述第二连接件连接，所述第一连接件包括轴和阻挡件，所述阻挡件设置于靠近轴其中的一个端部，所述轴在远离阻挡件的另一个端部的位置开设有用于和第二连接件配合的缺口，所述阻挡件靠近所述缺口的面到所述缺口的距离S小于第一盲孔的底部到第二盲孔的底部的距离L加上弹性件在自然状态下的长度M。