CN108138853A - 液压夹紧装置、包括该装置的系统及互连毂和轴的方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种液压夹紧装置，其包括内套筒(1)、外套筒(2)和压力室(4)，压力室(4)径向地设置在内套筒和外套筒之间，并适于导致内套筒和内套筒中的至少一个在压力室加压时径向变形。夹紧装置还包括保持机构(30)，保持机构(30)被布置成通过分别与设置在内套筒和外套筒上的锁定表面的相互作用来防止内套筒和外套筒相对于彼此的轴向位移。

Description

液压夹紧装置、包括该装置的系统及互连毂和轴的方法

技术领域

本文件涉及一种液压夹紧装置以及将轴与另一轴或与毂(hub)互连的方法。

该文件还涉及包括这种夹紧装置的系统。

背景

液压摩擦联轴器或液压夹紧装置用于在两个机器部分之间提供机械连接，这两个机器部分通常可以称为轴和毂，该连接允许动力和/或扭矩在轴和毂之间传递。

这里使用的术语“毂”和“轴”应理解为示意性术语，即它们应被认为适用于通过将轴引入到凹部中并防止轴和凹部的相对旋转附接到彼此的任何类型的结构。

轴和毂接头用于各种应用中的工业用途，例如用于机械工程中，用作机床中的刀柄(卡盘)以及用作液压缸和气压缸中的安全锁。这种类型的接头通常必须满足关于精度、连续工作特性和安全性的严格要求，同时满足整体经济性良好、足够紧凑性和快速装配的要求。

液压夹紧装置通常包括内套筒和外套筒，该内套筒用于与由内套筒环绕的轴摩擦锁定，该外套筒用于摩擦锁定到毂。一种类型的已知的摩擦联接器包括压力室，该压力室通过抵靠套筒的接触表面将力传递到所述套筒。通过由可膨胀材料制成套筒，可能的是，利用压力室中的压力来控制套筒的变形，从而获得对环绕套筒或容纳在套筒中的机器部分(比如毂或轴)的摩擦锁定。

从例如WO2008/054294A1已知液压夹紧装置。这种夹紧装置的工作原理因此是熟知的。

尽管存在许多不同类型的液压夹紧装置，但仍然存在目前不可使用液压夹紧装置的应用，例如，因为液压夹紧装置占用太多空间，或者其可以用在该地方，但是希望节省空间和/或减轻重量。

能够将液压夹紧装置集成到其将在其中或其上操作的装置中将是期望的。然而，液压夹紧装置在材料选择和公差方面提出了挑战，其并不总是与用于形成产品其余部分的生产技术相组合。

因此，需要一种液压夹紧装置，该液压夹紧装置可以容易地与其将要在其中或其上操作的装置集成。

概述

本公开的一个目的是提供一种液压夹紧装置，该液压夹紧装置可容易地与其将要在其上操作以提供到毂的连接的轴杆成一体。

本发明由所附独立权利要求限定，在下面的描述和附图中，在从属权利要求中阐述了实施方案。

根据第一方面，提供了一种液压夹紧装置，其包括内套筒、外套筒、压力室，该压力室径向地设置在内套筒和外套筒之间并适于导致内套筒和外套筒中的至少一个在压力室加压时径向地变形。夹紧装置还包括保持机构，该保持机构布置成通过分别与设置在内套筒和外套筒上的锁定表面相互作用来防止内套筒和外套筒相对于彼此的轴向位移。

通过使用与锁定表面相互作用的保持机构，可以将不可能通过焊接连接在一起的材料组合在一起。而且，由于不需要焊接，所以可以使夹紧装置的组装不那么麻烦，这减少了对组装操作所需的特殊技能和设备的需求。

这种保持机构可以包括与套筒成一体和/或形成一个或更多个单独部分的部分。

保持机构的非限制性示例包括螺纹连接器、卡口式连接器、分开的保持装置和集成的卡扣锁定装置，例如可附接到套筒中的一个或与套筒中的一个成一体的径向弹性部分。

具体地说，保持机构可以包括弹性保持装置，其可以是径向弹性的。

在夹紧装置中，内套筒可以提供斜坡表面，该斜坡表面轴向布置在内套筒的提供压力室的部分和与内套筒相关联的锁定表面之间。

斜坡表面因此可以形成从内套筒到锁定表面的过渡。

外套筒可以包括斜坡表面，该斜坡表面轴向地布置在外套筒的提供压力室的部分和与外套筒相关联的锁定表面之间。

斜坡表面因此可以形成从内套筒到锁定表面的过渡。特别是在内套筒和外套筒都具有斜坡表面的情况下，这些斜坡表面可以配合。

夹紧装置还可以包括保持凹槽，该保持凹槽的壁部分形成锁定表面。

夹紧装置还可以包括至少一个密封装置，该密封装置布置成密封压力室。

通常，提供两个密封装置，一个密封装置从压力室沿相应的轴向方向轴向地提供密封。

夹紧装置还可以包括用于接纳密封装置的至少一个环形凹槽。

凹槽可以设置在内套筒中、外套筒中或两者中。通常，环形凹槽的数量可以与密封装置的数量一致。

保持机构可以包括布置在相应套筒上的部分，所述部分设计成通过围绕套筒的中心轴线的至少部分旋转运动来接合。

保持机构可以包括径向弹性部分，该径向弹性部分与套筒中的一个成一体，并且承载提供锁定表面中的一个的锁定元件。

内套筒和外套筒中的至少一个与毂或轴成一体，优选与毂或轴在一个件中形成。

因此，例如，内套筒可以与轴在一个件中形成，即，轴的端部部分可以是中空的并且设置有相关联的锁定表面。

根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其中内套筒和外套筒中的一个布置成径向可变形以提供夹紧作用，并且其中内套筒和外套筒中的另一个是径向地大致刚性的。

内套筒和外套筒中的另一个可呈现减小的径向厚度的部分，以允许有限的径向变形。

通过允许这种径向变形，降低产品的温度依赖性成为可能。也就是说，可能的是，当产品经历温度升高时，降低在压力室中获得的压力增加效果。

根据第二方面，提供了一种包括如上所述的毂、轴和夹紧装置的系统。在该系统中，内套筒和外套筒中的至少一个与毂和轴中的一个成一体，优选地与毂和轴中的一个在一个件中形成。

根据第三方面，提供了制造液压夹紧装置的方法。该方法包括提供在其外侧上具有轴向锁定表面的内套筒，并且提供在其内侧上具有轴向锁定表面的外套筒。内套筒和外套筒适于在内套筒与外套筒之间提供压力室，由此套筒中的至少一个可径向变形，以响应于压力室中的压力增加而提供夹紧作用。该方法还包括将内套筒轴向引入外套筒中，直到实现与轴向锁定表面中的至少一个相互作用，以防止内套筒和外套筒相对于彼此的轴向位移。

该方法可以包括提供弹性保持装置，其中保持装置提供与轴向锁定表面中的至少一个的所述相互作用。

在该方法中，保持装置可以设置在内套筒和外套筒中的一个上，并且其中另一个包括斜坡表面，该斜坡表面布置成导致保持装置在轴向引入的一部分期间变形，并且其中允许保持装置在轴向引入的随后部分期间至少部分地朝其初始状态回弹，由此使保持装置与锁定表面中的至少一个接合。

轴向引入可以包括围绕套筒的中心几何轴线的旋转，所述旋转导致与所述轴向锁定表面中的至少一个的所述相互作用。这种旋转可以提供螺纹型连接或卡口式连接。

作为另一种替代方案，轴向引入可以包括导致径向弹性部分接合锁定表面中的一个，该径向弹性部分与套筒中的一个成一体并且承载锁定元件。

附图说明

图1是包括夹紧装置的轴-毂连接部的示意性分解图。

图2是根据本发明的实施方案的夹紧装置的示意性透视图。

图3a-3c是图2的夹紧装置的不同示意图。

图4a-4b是可以使用根据本公开的夹紧装置C的不同构造的示意图。详细描述

图1示意性地示出了包括夹紧装置C的轴-轴连接部的分解图。该连接部包括内套筒1，该内套筒1包括夹紧部分10、锁定部分11和轴部分12；外套筒2，其包括封闭致动机构21的壳体部分22、锁定部分24；第一密封环31和第二密封环32；和保持环30。

径向形成在夹紧部分10内的接受器适于接纳并摩擦地连接到第二轴(未示出)的端部部分。

在内套筒1和外套筒2之间形成了压力室4。因此，当压力室被加压时，夹紧部分将径向向内变形，由此对第二轴提供夹紧力。

虽然本示例涉及这样一种夹紧装置，其中第一轴12与内套筒1成一体并且外套筒2用于提供致动机构，但应理解的是，将可能的是，代替地使轴或毂部分与外套筒2成一体。使轴与两个套筒1、2成一体也将是可能的。

图2示意性地示出了处于组装状态的图1中公开的轴-轴连接部。

图3a是从轴侧看到的夹紧装置C的视图。

图3b是沿图3a中的线A-A截取的局部截面图。

如图2、图3a和图3b可见，内套筒1包括细的圆柱形夹紧部分10、锁定部分11和轴部分12(其可以是任意长度和设计)。

夹紧部分10的内部限定接受器3(图2)，接受器3的形式和尺寸适于接纳第二轴端。在本示例中，接受器3的形状大致为圆柱形。

在所示实施方案中，所有部分10、11、12形成为一个件。然而，可能的是，将这些部分中的两个或更多个形成为通过例如焊接连接的分开的部分。

锁定部分11包括第一斜坡表面15和锁定凹槽16，该第一斜坡表面15在所示示例中是圆锥形表面，该锁定凹槽16的形式、宽度和深度被设计成接纳锁定装置30。锁定凹槽提供至少一个、优选两个轴向操作的锁定表面。

在所示的示例中，锁定凹槽16是环形凹槽，其直接位于第一斜坡表面15的一个轴向端部处。第一斜坡表面15的另一个轴向端部直接连接到内套筒的夹紧部分10。

锁定装置30可以是任何类型的锁定环。在本示例中，锁定装置是基本上C形的环，其可以由诸如弹簧钢的金属材料形成并且其是可弹性变形的。

锁定部分11还包括密封凹槽13，该密封凹槽13适于接纳密封装置31，该密封装置31在此具有O形环的形状。如从压力室4看到的，密封装置支撑环33也可以设置在密封凹槽13中，优选地在密封装置31的轴向外侧。

本文使用的密封装置可以作为单独的部分提供，比如O形环。O形环可以具有任何横截面，包括圆形、椭圆形或多边形。作为替代方案，可以在原位形成密封装置，例如通过施加硬化或凝固化合物。这种原位形成的密封装置可以在组装套筒之前或之后被允许硬化或密封。

O形环可以由橡胶弹性材料形成，包括橡胶材料、聚氨酯和热塑性弹性体材料。

设置有通风通道14，以用于排出否则将被困在接受器3中的空气。

外套筒2包括壳体部分22和锁定部分24。可选地，外套筒2可以包括减小的外径部分23，如图3b所示。

在示出的示例中形成夹紧装置C的远侧部分的壳体部分22处，致动机构21可以被集成。致动机构21可以包括活塞，该活塞在与压力室流体连通的储存室中是可移动的，使得流体可以被强迫进入压力室4中以导致内套筒1的夹紧部分10径向向内变形，由此实现第二轴端的锁定。

在夹紧装置C的远端处，还设置有密封凹槽25，该密封凹槽25适于接纳密封装置32，该密封装置32在此具有O形环的形状。密封装置支撑环34也可以设置在密封凹槽25中。

锁定部分24包括第二斜坡表面26和锁定凹槽27，该第二斜坡表面26在所示示例中是圆锥形表面，该锁定凹槽27的形式、宽度和深度被设计成接纳锁定装置30。

锁定凹槽27提供至少一个、优选两个轴向操作的锁定表面。

减小的外径部分23可以在压力室的径向外侧设置在与压力室4的轴向长度的至少50％、优选地至少60％或至少70％对应的轴向长度上。

减小的外径部分23可以提供是在压力室4处的内套筒的厚度的约3-10倍的材料厚度。

减小的外径部分可以进一步具有是壳体部分22的外径的约20％-80％、优选30％-60％或约40％-50％的外径。可选择地，或作为补充，减小的外径部分还可具有为锁定部分24的外径的约40％-90％、优选50％-80％或约55％-65％的外径。

图3c是图3b中的圆圈区域的放大图，其中锁定部分11、24更清晰可见。

现在将描述夹紧装置的组装。

如前所述，内套筒1可以作为例如第一轴的一体部分来提供。内套筒1因此形成轴的中空端部部分。

第一密封装置31在外部安装在设置在内套筒1的锁定部分11上的密封凹槽13中。可选地，密封装置支撑环32也可以在该阶段安装。

保持环30在内部安装在外套筒2中的锁定凹槽27中。保持环30可以被安装成使得其一旦被接纳在锁定凹槽27中就可以进一步膨胀。可以设想代替地将保持环外部地安装在锁定凹槽16中。

第二密封装置32内部地安装在外套筒2的密封凹槽25中。可选地，密封装置支撑环34也可以在该阶段安装。

然后将内套筒1以其远侧部分引入外套筒2的近侧部分中，然后使套筒1、2相对于彼此轴向移位。

一旦保持环30到达内套筒1的第一斜坡表面15，保持环30将开始膨胀并且将继续该膨胀直到其到达内套筒1的锁定凹槽16，在该处，保持环30将弹回并且接合两个锁定凹槽16、27。

此时，第一密封装置31和第二密封装置32都被径向压缩，并且锁定环30将防止内套筒1和外套筒2之间的任何轴向移动(但是有一些小间隙(play))。

参照图4a，公开了第一系统，其中可以使用根据本公开的夹紧装置C。

该系统包括第一轴12、第二轴S和夹紧装置C。

如上文所公开的，第一轴12可以与夹紧装置的诸如内套筒或外套筒的套筒中的一个成一体。

参考图4b，公开了第二系统，其中可以使用根据本公开的夹紧装置C。

该系统包括第一轴12、毂H和夹紧装置C。

在一个实施方案中，第一轴12可以与夹紧装置的内套筒或外套筒成一体。

在另一个实施方案中，毂H可以与夹紧装置的内套筒或外套筒成一体。

在另一个实施方案中，代替使用单独部件形式的弹性保持装置，可能的是，通过例如一个或多个径向弹性锁定舌片来提供锁定，该锁定舌片附接到套筒中的一个或与套筒中的一个成一体。这种锁定舌片可以承载相应的锁定元件，该锁定元件提供锁定表面中的一个，并且其可以是径向弹性的，以便在内套筒轴向引入外套筒中时被径向向内或向外推动，并且然后在锁定元件到达例如对应的锁定凹槽时返回到其原始位置。

在又一个实施方案中，可以提供螺纹连接，由此通过螺纹提供锁定表面。

本文公开的系统可用于各种应用中。这种应用的非限制性示例包括泵，其中内套筒和外套筒中的一个与电机轴成一体；联接器，其中内套筒和外套筒中的一个与输入轴或输出轴成一体；制动器，其中内套筒和外套筒中的一个与驱动轴成一体；或齿轮箱，其中内套筒和外套筒中的一个与输入轴或输出轴成一体。

Claims (18)

1.一种液压夹紧装置，包括：

内套筒(1)，

外套筒(2)，和

压力室(4)，其径向地设置在所述内套筒和所述外套筒之间且适于导致所述内套筒和所述外套筒中的至少一个在所述压力室加压时径向变形，

其特征在于，

保持机构(30)，其布置成通过分别与设置在所述内套筒和所述外套筒上的锁定表面相互作用来防止所述内套筒和所述外套筒(1、2)相对于彼此的轴向位移。

2.根据权利要求1所述的夹紧装置，其中，所述保持机构包括弹性保持装置(30)。

3.根据权利要求1或2所述的夹紧装置，其中，所述内套筒(1)提供斜坡表面(15)，所述斜坡表面(15)轴向地布置在所述内套筒的提供所述压力室(4)的部分(10)和与所述内套筒(1)相关联的所述锁定表面之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其中，所述外套筒(2)包括斜坡表面(26)，所述外套筒(2)的所述斜坡表面(26)轴向地布置在所述外套筒(2)的提供所述压力室的部分和与所述外套筒相关联的所述锁定表面之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，还包括保持凹槽(16、27)，所述保持凹槽(16、27)的壁部分形成所述锁定表面。

6.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，还包括布置成密封所述压力室(4)的至少一个密封装置(31、32)。

7.根据权利要求6所述的夹紧装置，还包括用于接纳所述密封装置(31、32)的至少一个环形凹槽(13、25)。

8.根据权利要求1所述的夹紧装置，其中，所述保持机构包括布置在相应的套筒上的部分，所述部分设计成通过围绕所述套筒的中心轴线的至少部分旋转运动来接合。

9.根据权利要求1所述的夹紧装置，其中，所述保持机构包括径向弹性部分，所述径向弹性部分与所述套筒中的一个成一体且承载锁定元件，所述锁定元件提供所述锁定表面中的一个。

10.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其中，所述内套筒和所述外套筒(1、2)中的至少一个与毂或轴(12)成一体，优选地，与毂或轴(12)在一个件中形成。

11.根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置，其中，所述内套筒和所述外套筒(1、2)中的一个布置成是径向可变形的，以提供夹紧作用，且其中所述内套筒和所述外套筒中的另一个是径向地比较刚性的。

12.根据权利要求9所述的夹紧装置，其中，所述内套筒和所述外套筒(1、2)中的另一个提供减小的径向厚度的部分(23)，以便允许有限的径向变形。

13.一种系统，包括：

毂(H)，

轴(12)，和

根据前述权利要求中任一项所述的夹紧装置(C)，

其特征在于，

所述内套筒(1)和所述外套筒(2)中的至少一个与所述毂和所述轴中的一个成一体，优选地与所述毂和所述轴中的一个在一个件中形成。

14.一种制造液压夹紧装置的方法，包括：

提供内套筒(1)，所述内套筒(1)具有其外侧上的轴向锁定表面，以及

提供外套筒(2)，所述外套筒(2)具有其内侧上的轴向锁定表面，

其中所述内套筒和所述外套筒(1、2)适于在所述内套筒和所述外套筒之间提供压力室(4)，从而所述套筒中的至少一个是径向可变形的，以响应于所述压力室中的压力增加而提供夹紧作用，以及

将所述内套筒(1)轴向引入所述外套筒(2)中，直到实现与所述轴向锁定表面中的至少一个相互作用，以防止所述内套筒和所述外套筒(1、2)相对于彼此的轴向位移。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：提供弹性保持装置(30)，其中所述保持装置提供与所述轴向锁定表面中的至少一个的所述相互作用。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述保持装置(30)设置在所述内套筒和所述外套筒(1、2)中的一个上，且其中所述内套筒和所述外套筒(1、2)中的另一个包括斜坡表面(26、15)，所述斜坡表面布置成导致所述保持装置(30)在所述轴向引入的一部分期间变形，且其中允许所述保持装置(30)在所述轴向引入的随后部分期间朝向其原始状态至少部分地回弹，从而使所述保持装置(30)与所述锁定表面中的至少一个接合。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，所述轴向引入包括围绕所述套筒的中心几何轴线的旋转，所述旋转导致与所述轴向锁定表面中的至少一个的所述相互作用。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，所述轴向引入包括导致径向弹性部分接合所述锁定表面中的一个，所述径向弹性部分与所述套筒中的一个成一体且承载锁定元件。