CN1084445C - 具有双轴颈的万向联轴节 - Google Patents

Abstract

一种角度偏转较小并且能够传递较大扭矩的具有双轴颈的万向联轴节，它有一第一活节件和第二活节件。第一活节件轴颈上支承着两可转动的滚子。该两滚子嵌入孔内，该孔从空腔一直开到第二活节件的外表面。为了安装第一活节件，设有一空隙，通过该空隙可以实现穿装工作。通过这些措施就可使带有滚子共同工作的工作面与处于第二活节件的孔相配合，从而使既可传递较高扭矩，又使总体结构牢靠。

Description

具有双轴颈的万向联轴节

本发明涉及一种万向联轴节，具体说，是一种具有双轴颈的万向联轴节。

这种万向联轴节，诸如在F.Schmelz一书中，Scherr-Thos伯爵的手册中，以及E.Anckto著作“联轴节与联节轴”中，还有在由G.Pohl教授、特许工程师编辑的设计结构书(1988年由Springer出版社出版)第36卷第152页，图4.35等有关著作中皆作过介绍。所涉及的滚子上表面皆为球形，其直径以轴颈轴线为中心，滚道皆相应地制成圆柱体。为了使第二活节件沿轴颈轴线方向上得以支承，轴颈都带有滑块，该滑块的外表面为球形，并且与轴颈一起插入到轴颈的端面的孔内。第二活节件的端面是开口的，这样，使第一活节件和轴颈以及支承其上的滚子、滑块可从该端面孔中滑入到第二活节件中。为了传递扭矩，这样一种结构的直径相对地就较大。

本发明的主要目的在于，设计出一种具有较大传递扭矩能力的万向联轴节，它的转动圆周(Rotationskreis)尽可能较小。

为了实现该目的，按照本发明的一种万向联轴节，它有一第一活节件和一第二个活节件；其中第一活节件有第一纵轴线及两个与第一纵轴线正交的轴颈，两轴颈的轴线处于一含有第一纵轴线的平面内，在轴颈上支承有滚子；而第二活节件有第二纵轴线及一中央空腔，第一活节件设置在该空腔中，该空腔还具有两对应的、面向空腔并与第二纵轴线平行的滚道；第一活节件设有一连接件，第二活节件设有一第二连接件。其特点在于，滚道由彼此平行并均与第二纵轴线平行的平工作面构成，滚子通过其圆柱形外表面支承在工作面上，第二活节件的外表面与空腔之间具有两个孔(Durchbruch)；空腔一直通到第二活节件的一个端面处，并在该端面处是开口的，第二活节件与位于该端面处的空腔部分之间沿两个孔的方向保持有一空隙，该空隙由端面一直到达孔；壁面沿第二纵轴线方向从两侧限制住由平工作面出发的沿第二纵轴线方向的孔。

上述孔使第二活节件的强度只有很少的减小，因此并不会给扭矩传递能力带来不利的影响。由于有空隙，可以使带有轴颈的第一活节件便于安装，当具有该轴颈的第一活节件朝前推进时，该轴颈即被引入到该空隙之内。为了使第二轴颈能够通过空隙穿装于第二个孔中，在安装时，可以首先使已穿入轴颈通过孔朝外从第二活节件中伸出来。此外，对十字头的活节带来的优点是：只需要两个支承座，并且由于总的轴颈直径可以制得较大一些，从而能够使对应的十字头活节在相同的转动直径时可以获得较大的传递扭矩。还有，能够实现所需要的角度偏转，例如，活节用在轧机上时，就可实现这种要求。在那些平衡角度偏转量相对较小而又要求有一个密实的结构以及能够传递较大扭矩的场合，根据本发明的万向联轴活节的特殊结构方式是可以保证做到这一点的。

本发明中，通过止动件来限制第一活节件向第二活节件的轴向移动。

活节可以构成滑动活节(Schiebegelenk)，但是也可以构成固定活节(Festgelenk)，例如：如果想把活节应用在轧机上，可在活节之间附加一个滑动件。把万向联轴节设计成固定活节，这要视用途而定。本发明的另一个具体实例中有一个止动件，用来限制第一活节件相对于第二活节件的轴向移动。通过一个带有止动面(Anschlagflach)的环件，使止动件至少可以限制第一活节件的滚子沿第二个活节件的、从其空腔开始的正面方向的移动。第二止动件基本上也是构成环件。对于环的止动面布置可作这样考虑：使活节件或者限制在轴向移动，或者只能产生一个角向偏移。

最后还有，一个环件或多个环被置于第二活节件的一环形槽中，或者放在一个夹圈之中，该夹圈固定于第二活节件上。

通过以下这种结构形式对提高扭矩的传递能力特别有利，即：每个轴颈配置两个滚子，即第一滚子和第二滚子，滚子有直径不同的圆柱形外表面，并且，第二滚子在其远离它的第一纵轴线的正面上附加有一个球区。环的止动面制成空心球区，它的半径相当于球区半径，往支承面连接方向上设有为第二滚子设置的第二个平工作面。此外，球区的中心是定在半径方向上。

另一个优点是，当角度偏转时摩擦较小，因为，两个滚子彼此可以独立地转动。总的结构达到了紧凑结实。可以利用一个较长的轴颈来传递扭矩。此外，由于直径分级构成，这样，即使第二活节件为一种密实的结构，仍能为装配提供了保证，因为，在直径较大区域进行装配之前，第一活节件可以首先借助直径较小的轴颈穿装进去。还有，此时第二滚子也能装配在轴颈上，只要使直径较小的滚子附带地往外，通过孔即可推到轴颈上。为了尽可能地使结构单元较短，还可根据由第一活节件相对于第二活节件的最大角度偏转而引起的轴向位移量，来测定出第一和第二工作面的长度。并且，第一活节件朝第二活节件的轴向位移是通过环件的支承面(Anlageflach)阻挡住的。孔的另些壁区可自由设定。只需要加工及淬火的面相对较短，这也是个优点。在万向联轴节制成固定活节时，通过环件起到了定心作用以及有利地接受轴向力，这是因为有承受负载的表面，并且表面承受的压力也较小。构成滑动活节时，其孔朝第二纵轴线方向连接到第一个平工作面方向上要有一个附加支承面，该支承面构制成圆柱形面，它的圆柱体轴线是定心在第二纵轴线上，并且其半径相当于第二滚子的球区半径。

此外，还建议：第二活节件要有一个由它的端面出发的支承面，该支承面用来安放环件或者夹圈，并且这些环或圈通过一个保险件被保持住，以防止朝端面方向的轴向移动。为了限制住第一活节件相对于第二活节件的运动以使之缩短或者被固定住，位于空腔的远离端面的那端部并紧靠在第二活节件的第一环件的一边上，设有一个环形槽，该环形槽用于接纳第二环件。该环件有一个用作第二滚子的球区支承面的空心球区。

为了紧密地封闭住第二活节件，还设有一个护套，该护套从端面出发盖在第二活节件的外表面上，由此它就盖住了断口。因为护套受力较小，所以可由管壁相对较薄的管子制成。

下面通过图示说明本发明的主要实例，以及第一活节件与第二活节件的装配：

图1是本实例活节件的侧视图，其下半边为正视图，上半边为剖视图；

图2是沿图1中的“II-II”的剖视图；

图3是图1所示实例的顶视图，其上半边为正视图，下半边为剖视图；

图4对应于图1，以剖面图表示的轴承支座的放大图；

图5是第二活节件及第一活节件的纵向剖视图；第一活节件在穿过第二活节件时，以点划线表示；

图6是沿图5中的“VI-VI”的剖视图；以及

图7是图5所示实例的俯视图，但是仅表示出第二活节件的上部范围，该部分有孔。

图1-4所表示的万向联轴节为固定活节，这种活节意味着，它的两个活节件只能彼此进行角向移动。

第一活节件1有第一纵轴线2。在第一活节件1上有两轴颈3，该两轴颈的共同轴线6位于一含有第一纵轴线2的平面内，并与第一纵轴线2垂直。

此外，两个轴颈3具有直径不同的圆柱形轴承支承面4、5。第一个轴承支承面4的直径小于另一轴承支承面5的直径，该另一轴承支承面5与是往第一纵轴线2方向延伸的。第一个滚子7是安放在第一个轴承面4上，此时，第一滚子7通过滚动体14支承，该滚动体置于滚子7的孔12与轴颈3的圆柱形外表面4之间的环形间隙之中，滚子7可在该间隙中转动。第一滚子7局部覆盖住第二滚子8的端面，该端面通过滚动体15的中间连接支承在直径较大的轴承支承面5上，且滚动体15置于孔13与轴承支承面5之间的环形槽中。第二滚子8既可借助接近于纵轴线2且朝向第一活节件1的支承面16的端面得以支承，或者如已介绍那样，也可通过一个轴承的中间连接得以支承。支承住由两个滚子7、8组成的结构单元是通过以下方法实现的，即：通过一个保险环片17至少局部覆盖住第一个滚子7的自由端面，而朝轴颈3方向通过第一保险环18以及属于第一滚子7的径向内部的另一保险环的第二保险环通过一个盘片的中间连接靠于滚动体15上。第一滚子7有一个圆柱形的外表面9，其直径比第二滚子8的圆柱形外表面10要小些。在朝它的第一滚子7的端面上有第二滚子8及其一个球区11。球区11的半径的中心位于第一活节件1的第一纵轴线2上的。此外，第一活节件1有一个带有啮合齿20的连接轴颈19，该啮合齿的走向与第一纵轴线2平行。借助该啮合齿20连接轴颈19就可啮合于一滑动套21的啮合齿22。在滑动套21的未啮合的另一端上可连接另一个例如根据本发明的具有双轴颈的万向联轴节。第二个活节件23有第二纵轴线26。由端面25出发设有一空腔24，该空腔沿其第二纵轴线26伸展一定的长度。在第二活节件23的外表面31与空腔24之间所组成的壁中有两个沿径向相对的孔27。孔27位于沿着第二纵轴线26的延伸段中间处有平坦的第一工作面28和28’，该两工作面相互平行并且又与第二纵轴线26平行。该两工作面28和28’控制第一滚子7的外表面9。向第二纵轴线26的朝里方向上各有一支承面30和30’连接着第一工作面28和28’。支承面30和30’制成部分圆柱体形表面，其圆柱的轴线位于第二纵轴线26上，圆柱体的半径相当于球区11的半径。在两个支承面30和30’上，沿着朝第二活节件23的第二纵轴线26方向，分别接有第二工作面29和29’。该两个工作面29和29’是相互平行的平面，它们与第二纵轴线26以及两个工作面28和28’也都是平行的。但是，由于第二滚子8的外表面10的直径较大，所以它们彼此之间具有较大的间距，因为它们要为第二个滚子8导向。第二滚子8以及它的球区11支承到两个支承面30和30’上，并且，两个属于第一活节件1的第二滚子8由于要经过球区11，因此要使第一活节件1沿径向对中于第二活节件23的中心。此外，为了使第一活节件1引向第二活节件23并固定住，沿轴向上同样要有两个第二滚子8可以利用的球区11。为此，在空腔24引出的端面25的邻近边设有一个环件34(可称其为“第一环件34”)，该第一环件有一个制成空心球区的支承面35。该支承面35有一个球半径，它相当于第二滚子8的球区半径并且中心定在第二纵轴线26上。环件34被安置在一个夹圈37中，夹圈有一个环形槽。夹圈37又在第二活节件23的配合面39旁边接近端面25，并且，它又通过一个置于第二活节件23内表面中的配合槽，从而与保险环38达到啮合以防止往端面25方向上发生轴向移动。在另一边，即与端面对应的一边，也有一个环件34(可称其为“第二环件34”)，该第二环件34也有一支承面35，其形状为一空心球区。此第二环件置于空腔24端上的第二活节件23的一个环形槽36中。第二纵轴线26上的支承面35的中央轴承，相当于位于靠近端面25的第一环件34的中央部位。由此使其第一活节件1朝第二活节件23只可以进行角度移动，位于标记平面(Zeicheneben)中的该角位移引起两个滚子7，8向工作面28和28’、29和29’以及支承面30和30’产生一位移。在固定活节时，定中心在环件34的支承面35上就够了。必要时可以取消支承面30和30’，因为该面加工耗费较大。这个面的长度一如果该面存在话，它是用来制约由最大角度偏转(Abwinklung)而引起的长度。位于旁边的区域，即孔27的壁面33及33’，是处于自由位置，这样，在该区域就不会与滚子7和8相接触。此外，由图1中可以看到一个由端面25向外的空隙32。还有，由该图还可看到在朝孔27区域中通过空隙32而形成的凹槽大小。夹圈37的外轮廓及相应的配合面39反映出在空隙的外部存在着与该区域中的第二纵轴线26相关的通道截面，为了使第一活节件1能够穿入，可以附带地利用其上方的自由空间。

由图1还可看到，第二活节件23设有一连接套44，它用来例如连接一个需要传动的或者正在传动的部件。

此外，第二活节件23设有一个外表为球形的密封件41。另有一属于第一活节件1、并具有一个空心球面护罩42紧靠在该密封件上。护罩42外套一保护管43，该保护管当它移动时可以盖住并密封住护套21。

由图5和图6可以看出第一活节件1结构及安装时的贯穿(Einfadeln)情况。按图所示，第一活节件1及已经装配在轴颈3上的第二滚子8，首先借助上面的轴颈3，使带有第一纵轴线2的第一活节件1相对于带有纵轴线26的第二活节件23适当地倾斜，这样就可从端面25引入到上面的孔27之中了。此时上面的轴颈3就会形成上空隙32。由图5的剖面中可明显看出，空隙的走向紧靠着孔的圆周延伸区(UmfangserstrecKung)，如图4所示位置安装的下方轴颈3与装在其上的第二滚子8也会通过空隙32的基本部分。并且，在相对于图4所示位置进一步朝上抬高第一活节件之后并通过向右回转，其第二个轴颈3就会进入到下方的孔27中。接着，通过孔27再把第一滚子7由外边推入到已经装有滚动体的轴颈3上。紧接着再通过为此而设立的保险件完成固定工作。最后，为了盖住孔，把护套40推向从端面25出来的第二活节件23上方。

从图7可以再一次显示出孔27的结构形式，可以看出，沿纵轴线26方向上，两个第一工作面28和28’及两个第二工作面29和29’只有很短的延伸段。支承面30和30’处于它两之间。在该区域旁边，壁面33和33’相对于第一及第二工作面28和28’，29和29’更朝第二纵轴线26靠拢，使在该位置时不与滚子7，8接触。此外还可以看到，壁面33，33’是按照四分之一圆的方式分布的，这样，在考虑到角度偏转的情况下，第二活节件23的阻尼如同处于平面时那样会尽可能的小。由于朝端面没有完全开口，因此可以达到整个结构的牢固性。尽管考虑到各种关系，还能有一个相对较大的可以用来安装滚子的轴颈长度，并且就直径尺寸而言，可以达到较大的扭矩传递能力。

Claims (9)

1.一种万向联轴节，它有一第一活节件(1)和一第二个活节件(23)；其中第一活节件(1)有第一纵轴线(2)及两个与第一纵轴线(2)正交的轴颈(3)，两轴颈的轴线(6)处于一含有第一纵轴线(2)的平面内，在轴颈上支承有滚子；而第二活节件(23)有第二纵轴线(26)及一中央空腔(24)，第一活节件(1)设置在该空腔中，该空腔还具有两对应的、面向空腔(24)并与第二纵轴线(26)平行的滚道；第一活节件(1)设有一连接件(19)，第二活节件(23)设有一第二连接件(44)，

其特征在于，滚道由彼此平行并均与第二纵轴线(26)平行的平工作面(28，28’，29，29’)构成，滚子(7，8)通过其圆柱形外表面支承在工作面上，第二活节件(23)的外表面(31)与空腔(24)之间具有两个孔(27)；所述空腔(24)一直通到第二活节件(23)的一个端面处，并在该端面处是开口的，第二活节件(23)与位于该端面处的空腔部分之间沿两个孔(27)的方向保持有一空隙(32)，该空隙由端面(25)一直到达孔(27)；壁面(33)沿第二纵轴线(26)方向从两侧限制住由平工作面(28，28；29，29’)出发的沿第二纵轴线方向的孔(27)。

2.按照权利要求1的万向联轴节，其特征在于，通过止动件来限制第一活节件(1)向第二活节件(23)的轴向移动。

3.按照权利要求2的万向联轴节，其特征在于，止动件包括一环件(34)，通过该环件(34)限制第一活节件(1)的滚子(7，8)朝第二活节件(23)的端面(25)方向的运动，空腔(24)在该端面处是开口的，该环件(34)有一个支撑面(35)。

4.按照权利要求3的万向联轴节，其特征在于，第二活节件(23)在其空腔(24)的远离端面(25)的那端部上设有一环形槽(36)，环件(34)置于该环形槽(36)或者一夹圈(37)中，该夹圈(37)固定在第二活节件(23)上。

5.按照权利要求1至4中任一项的万向联轴节，其特征在于，两滚子(7，8)有直径不同的圆柱形外表面(9，10)，第二滚子(8)上的远离第一纵轴线(2)的端面上附加有球区(11)；环件(34)的支撑面(35)形成空心球区，它的半径等于球区(11)的半径。

6.按照权利要求5的万向联轴节，其特征在于，孔(24)的朝第二纵轴线(26)方向紧接着第一平工作面(28，28’)设有制成一部分为圆柱面的支承面(30，30’)，它的圆柱体轴线中心是定在第二纵轴线(26)上，并且它的半径等于第二滚子(8)的球区(11)的半径，紧接着支承面(30，30’)设有第二滚子(8)用的第二平工作面(29，29’)。

7.按照权利要求1，2，3，4，6中任一项的万向联轴节，其特征在于，第一和第二平工作面(28，28’；29，29’)的长度，是由第一活节件(1)相对于第二活节件(23)的最大角度偏转引起的轴向移动行程而定出的。

8.按照权利要求3的万向联轴节，其特征在于，第二活节件(23)有一从它的端面(25)出发的配合面(39)，空腔(24)在该端面处开口，该配合面用来安放环件(34)或夹圈(37)，这些环或圈通过一个保险件(38)保持住，防止朝端面(35)方向轴向移动。

9.按照权利要求1，2，3，4，6，8中任一项的万向联轴节，其特征在于，环形槽(36)容纳第二环件(34)，该第二环件有一用作第二滚子(8)的球区(11)支承面(35)的空心球区。

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