CN108331819A - 自适应变径联接器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自适应变径联接器。其中联接器，包括螺纹销轴和螺母，其中螺纹销轴包括直径较大的轴头部和直径较小的销轴部，并且销轴部的远离轴头部的端部设置有外螺纹，螺母配置有与外螺纹配合的内螺纹。轴头部与销轴部之间设置有第一锥面，并且联接器还包括从轴头部起依次套设于销轴部的第一锥套、第二锥套、第三锥套和第四锥套，其中第一锥套和第三锥套分别设置有沿轴向延伸的开口；第二锥套的外表面设置有能够插入第一锥套的第二锥面和能够插入到第三锥套的第三锥面；第四锥套的外表面设置有能够插入第三锥套的第四锥面。轴头部设置有限位销孔用于供限位销穿过，从而限定所述螺纹销轴的轴向移动。

Description

自适应变径联接器

技术领域

本申请涉及一种用于航空、航天产品结构等高精度传动机构连接并具有自适应胀紧、防松和快速操作功能的小型联接器，属于结构、机构技术领域。具体而言，涉及一种自适应变径联接器。

背景技术

目前，航天运载火箭舵/翼等气动元件的运动实现是通过“舵机-摇臂-连杆-舵轴”式传动机构实现的，舵/翼等气动元件在伺服机构驱动下通过传动机构实现高精度位置控制，与“舵机-摇臂-连杆-舵轴”式传动机构间的连接及传动游隙密切相关，同时，传动机构在飞行和地面运输等工况中，面临耐冲击和振动等环境使用要求，操作上应具备自锁功能。

传统上解决以上需求，一般在“舵机-摇臂-连杆-舵轴”式传动机构之间通过具有一定配合公差且直径不可调节的连接销实现，但存在传动组件传动链选配稳定弱、工作量大等问题，且在大批量生产背景下，需要对传动游隙实现彻底自锁消除、实现快速操作和提高操作效率。基于以上原因，本发明提供了一种传动机构自适应变径联接器，具有自适应变径、自防松和快速操作等功能，在航空、航天舵/翼等气动元件高精度传动机构连接中，代替现有的直径不变连接销连接方式，提高位置响应、频率响应、传动精度和操作效率，克服现有技术不足。

针对上述如何对传动游隙实现彻底自锁消除、实现快速操作和提高操作效率的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种自适应变径联接器，以至少解决如何对传动游隙实现彻底自锁消除、实现快速操作和提高操作效率的技术问题。

根据本发明实施例，提供了一种联接器，包括螺纹销轴和螺母。其中所述螺纹销轴包括直径较大的轴头部和直径较小的销轴部，并且所述销轴部的远离所述轴头部的端部设置有外螺纹，所述螺母配置有与所述外螺纹配合的内螺纹。所述轴头部与所述销轴部之间设置有第一锥面，并且所述联接器还包括从所述轴头部起依次套设于所述销轴部的第一锥套、第二锥套、第三锥套和第四锥套。其中，所述第一锥套和第三锥套分别设置有沿轴向延伸的开口，所述开口的宽度为0.5-1.5mm；所述第二锥套的外表面设置有能够插入第一锥套的第二锥面和能够插入到第三锥套的第三锥面；所述第四锥套的外表面设置有能够插入第三锥套的第四锥面；以及所述螺母配置为通过所述内螺纹与所述外螺纹配合，拧紧所述第一锥套至所述第四锥套。以及所述轴头部设置有限位销孔，用于固定限位销，从而限定所述螺纹销轴的轴向移动。

综上所述，本发明是针对现有产品存在的缺点设计并提供一种具有自适应胀径并自防松功能的小型联接器。它具有手动/自动化操作、自适应调整直径、消除摇臂连杆等传动间隙、胀紧后预紧并自防松、能适应航天产品强振动、冲击环境等功能，自适应不同公差配合下孔径的连接要求，提高传动精度，并且具有结构简单、使用方便、操作快速、可靠性高、维修方便等诸多优点，从而在传统传动机构连接结构部位代替现有直径不变销轴的连接方式，解决了如何对传动游隙实现彻底自锁消除、实现快速操作和提高操作效率的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1A至图1C示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器的装配图；

图2A和图2B示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器装配后三维示意图；

图3示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器分解视图；

图4A至图4D示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器的螺纹销轴零件结构示意图；

图5A和图5B示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器的开口锥套零件结构图；

图6A和图6B示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器的双向锥套零件结构示意图；

图7A和图7B示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器的单向锥套零件结构图；

图8A和图8B示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器的六角法兰螺母零件结构示意图；以及

图9A和图9B示出了根据本发明具体实施方式的自适应变径联接器的自适应变径联接器连接状态结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参考图1至图4，本实施例描述了一种联接器，包括螺纹销轴1和螺母6，其中所述螺纹销轴1包括直径较大的轴头部11和直径较小的销轴部12，并且所述销轴部的远离所述轴头部的端部设置有外螺纹13，所述螺母6配置有与所述外螺纹配合的内螺纹62。所述轴头部11与所述销轴部12之间设置有第一锥面A1，并且所述联接器还包括从所述轴头部11起依次套设于所述销轴部12的第一锥套2、第二锥套3、第三锥套4和第四锥套5。所述第一锥套2和第三锥套4分别设置有沿轴向延伸的开口S1和S2，所述开口的宽度为0.5-1.5mm，确保良好的膨胀效率。所述第二锥套3的外表面设置有能够插入第一锥套2的第二锥面A2和能够插入到第三锥套4的第三锥面A3。所述第四锥套5的外表面设置有能够插入第三锥套4的第四锥面A4。以及，所述螺母6配置为通过所述内螺纹62与所述外螺纹13配合，拧紧所述第一锥套2至所述第四锥套5。并且所述轴头部11设置有限位销孔14，用于供限位销9穿过，从而限定所述螺纹销轴1的轴向移动。

从而，通过本实施例的联接器，可实现自适应变径联接器解锁，从而实现被连接结构的快速安装或拆卸。改产品经过工程应用，具有良好的性能，大大提高了产品的操作、维修效率。进而解决了如何对传动游隙实现彻底自锁消除、实现快速操作和提高操作效率的技术问题。并且通过在轴头部11上设置限位销孔14，供限位销9穿过，从而可以使得自适应变径联接器在传动元件中的轴向固定，防止轴向窜动。实现整个联接器的锁紧。从而进一步解决了轴向固定的问题。

并且，其中，第一锥套2的内表面设置有与第一锥面A1配合的第五锥面A5以及与第二锥面A2配合的第六锥面A6。第三锥套4的内表面设置有与第三锥面A3配合的第七锥面A7以及与第四锥面A4配合的第八锥面A8。所述螺母6为具有凸缘的法兰螺母。所述内螺纹62为楔形螺纹。

具体的，参照图1至图4，述联接器为自适应变径联接器，第一锥套2和第三锥套4为开口锥套；第二锥套3为在两个方向上设置有锥面A2和A3的双向锥套；第四锥套5为具有在单个方向上设置有锥面A4的单向锥套。所述螺母6为六角法兰面楔形螺纹螺母，所述六角法兰面螺母用于实现轴向进给、调节第一锥套2和第三锥套4的轴向位置以及径向直径以消除配合间隙、增加各个锥套与所接触的锥面之间的接触摩擦力、以及根据施加的拧紧力矩控制防松。

自适应变径联接器的装配顺序为，第一锥套2、第二锥套3、第三锥套4、第四锥套5、六角法兰螺母6。六角法兰螺母6用于螺纹销轴1尾部通过螺纹旋入实现锁紧。通过给具有楔形螺纹特征的六角法兰螺母5施加拧紧力矩，将六角法兰螺母5沿螺纹销轴1的螺纹的进给运动传递至第四锥套5、第三锥套4、第二锥套3和第一锥套2，并利用第三锥套4与第四锥套5、第三锥套4与第二锥套3、第二锥套3与第一锥套2、第一锥套2和1螺纹销轴相互之间的轴向斜面(即锥面A1-A8)，将六角法兰螺母5的进给运动转化为前后两个第一锥套2和第三锥套4的径向变径，实现连接孔径的径向游隙消除；同时，由于前后两个第一锥套2和第三锥套4之间的相对位置具有可调性，因此对连接轴径的长度具有包容性。六角法兰螺母6具有楔形螺纹，所述内螺纹用于根据施加的拧紧力矩控制防松，能够满足6万次振动循环而不松脱，并且可以满足50次以上拆卸需要。自适应变径联接器的操作特点是，可以根据拧紧力矩确定变径量，因此具有快速操作性，一旦确定拧紧力矩即可实现快速连接、锁紧。具有可拆卸性。

此外，参考图4B所示，轴头部11设置有一定角度的导引斜面11b，使轴头部11截面呈梯形；导引斜面11b与轴头部11的顶表面11a之间的角度为78°到83°。

本实施例所述的自适应变径联接器工作原理和过程为：首先确保自适应变径联接器按照螺纹销轴1、第一锥套2、第二锥套3、第三锥套4、第四锥套5的顺序装配。六角法兰螺母5用于螺纹销轴1尾部通过螺纹旋入，驱使第一锥套2、第二锥套3、第三锥套4和第四锥套5等进行轴向移动。从视图下往上看，随着六角法兰螺母6逐渐旋入，第一锥套2和第三锥套4在六角法兰螺母6以及第二锥套3和第四锥套5的轴向力作用下，其开口S1和S2逐渐胀开，由圆形型变为类椭圆形。从而将连接孔径的径向游隙消除，实现自适应孔径的目的。最后，通过六角法兰螺母6以内楔形螺纹62的结构形式实现操作侧自锁。实现整个联接器的锁紧。

螺纹销轴1如图4所示，其前端(即轴头部)具有限位销孔14，用于在传动组件连接中固定限位销，实现轴向固定；中前端具有外斜面(即锥面A1)，用于实现法兰螺母驱动下，同与之相邻的第一锥套2的内斜面(即锥面A5)配合实现斜面运动，将第一锥套2胀开直径，消除传动游隙。后端具有内六角孔15，便于在狭小空间六角头工具手动和自动化操作。

第一锥套2和第三锥套4如图5所示，其具有锥面A5和A6(或A7和A8)，用于与螺纹销轴1、第二锥套3以及第四锥套5配合实现斜面运动，形成轴向移动。零件中部具有开口S1(或S2)，用于实现与1螺纹销轴1和双向锥套2配合斜面运动时，沿径向变径实现直径截面从圆形变化为类椭圆形状，适应传动元件的空间，消除传动游隙。第一锥套2和第三锥套4配合使用，使之间的相对位置具有可调性，因此对连接轴径的长度具有包容性。

第二锥套3的零件如图6所示，其具有斜面A2和斜面A3，用于与两侧第一锥套2和第三锥套4实现斜面运动，形成轴向移动。

第四锥套5的零件如图7所示，其特性是具有斜面A4，用于在六角法兰螺母6驱使下，实现与侧边第三锥套4实现斜面运动，形成轴向移动。

六角法兰螺母6的零件如图8所示，其具有楔形螺纹62，在实现常规螺纹旋紧功能的同时，利用楔形螺纹实现锁紧功能，防止轴向窜动。具有可拆卸性。

附图9为自适应变径联接器工程应用的典型实例，其示出了通过本实施例的联接器连接的第一传动件7和第二传动件8。其中第一传动件7可以是传动元件连杆，第二传动件8可以是传动元件摇臂，附图标记9指代用于实现自适应变径联接器的限位销9。通过手动或自动化工具旋拧六角法兰螺母6，螺纹的进给力被施加至第四锥套5，并且沿第四锥套5、第三锥套4、第二锥套3和2开口锥套的路径传递。各零件间的斜面A1至A8实现运动配合，将第一锥套2和第三锥套4胀开直径，消除传动游隙。最后，利用限位销9和六角法兰螺母6实现整个联接器的锁紧。

如附图9，在传动元件连接中，自适应变径联接器穿过7连杆和8摇臂，并通过1螺纹销轴头部的限位销孔14穿过的限位销9，实现自适应变径联接器在传动元件中的轴向固定，防止轴向窜动。实现整个联接器的锁紧。

通过手动或自动化工具旋拧六角法兰螺母6可实现自适应变径联接器解锁，从而实现被连接结构的快速安装或拆卸。改产品经过工程应用，具有良好的性能，大大提高了产品的操作、维修效率。进而解决了如何对传动游隙实现彻底自锁消除、实现快速操作和提高操作效率的技术问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

此外，上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.联接器，包括螺纹销轴(1)和螺母(6)，其中所述螺纹销轴包括直径较大的轴头部(11)和直径较小的销轴部(12)，并且所述销轴部的远离所述轴头部的端部设置有外螺纹(13)，所述螺母配置有与所述外螺纹配合的内螺纹(62)，其特征在于：

所述轴头部(11)与所述销轴部(12)之间设置有第一锥面(A1)，并且所述联接器还包括从所述轴头部(11)起依次套设于所述销轴部(12)的第一锥套(2)、第二锥套(3)、第三锥套(4)和第四锥套(5)，其中

所述第一锥套(2)和第三锥套(4)分别设置有沿轴向延伸的开口，所述开口的宽度为0.5-1.5mm；

所述第二锥套(3)的外表面设置有能够插入第一锥套(2)的第二锥面(A2)和能够插入到第三锥套(4)的第三锥面(A3)；

所述第四锥套(5)的外表面设置有能够插入第三锥套(4)的第四锥面(A4)；

所述螺母(6)配置为通过所述内螺纹与所述外螺纹配合，拧紧所述第一锥套(2)至所述第四锥套(5)；以及

所述轴头部(11)设置有限位销孔(14)，用于供限位销(9)穿过，从而限定所述螺纹销轴(1)的轴向移动。

2.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于，所述第一锥套(2)的内表面设置有与所述第一锥面(A1)配合的第五锥面(A5)以及与所述第二锥面(A2)配合的第六锥面(A6)。

3.根据权利要求2所述的联接器，其特征在于，所述第三锥套(4)的内表面设置有与所述第三锥面(A3)配合的第七锥面(A7)以及与所述第四锥面(A4)配合的第八锥面(A8)。

4.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于，所述螺母(6)为具有凸缘的六角法兰面螺母。

5.根据权利要求4所述的联接器，其特征在于，所述六角法兰面螺母用于实现轴向进给、调节第一锥套(2)和第三锥套(4)的轴向位置以及径向直径、增加各个锥套与所接触的锥面之间的接触摩擦力、以及根据施加的拧紧力矩控制防松。

6.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于，所述内螺纹(62)为楔形螺纹。

7.根据权利要求6所述的联接器，其特征在于，所述内螺纹(62)用于根据施加的拧紧力矩控制防松，能够满足6万次振动循环而不松脱。

8.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于，所述轴头部(11)设置有一定角度的导引斜面(11b)，使轴头部(11)截面呈梯形；所述导引斜面(11b)与轴头部(11)的顶表面(11a)之间的角度为78°到83°。

9.根据权利要求1所述的联接器，其特征在于，所述销轴部的端面上设置有内六角孔(15)。

10.传动机构，包括第一传动件(7)和第二传动件(8)，其特征在于，所述第一传动件和所述第二传动件通过权利要求1至9中任意一项所述的联接器连接。