CN111315532A - 同时向多定位螺栓张紧器的多个定位螺栓施加扭矩的装置 - Google Patents

Abstract

一种张紧装置，设置成同时张紧多定位螺栓张紧器(MJT)的多个定位螺栓。张紧装置具有壳体，该壳体设置成用于接收来自驱动单元的驱动齿轮。张紧装置包括一个或更多个行星齿轮，该行星齿轮保持在壳体内并且在使用中与驱动齿轮啮合。环形齿轮环绕所述一个或更多个行星齿轮并与它们啮合。多个主轴齿轮保持在壳体中。每个主轴齿轮具有主轴，该主轴用于与相应的一个定位螺栓连接。主轴齿轮位于环形齿轮周围，并与环形齿轮外侧上的齿啮合。在使用中，驱动齿轮使一个或更多个行星齿轮旋转，从而通过环形齿轮使主轴齿轮旋转，从而张紧定位螺栓。张紧装置可以通过重叠主轴齿轮的齿轮盘而被制造得紧凑，并且用作行星齿轮和主轴齿轮之间的扭矩倍增器。

Description

同时向多定位螺栓张紧器的多个定位螺栓施加扭矩的装置

背景技术

多定位螺栓张紧器(MJT)，例如以

商标出售的张紧器，通常用于尺寸基本为1″或更大的六角螺母、带盖螺母、螺栓等的直接替代物。传统的(基于螺母)MJT螺纹连接到现有的螺栓或螺柱上，提供了一种高效的“用螺栓固定接头”的方法。典型的MJT由三个部件组成，i)硬化垫圈，其提供硬化、平坦的表面供定位螺栓“推”靠；ii)通常为圆形的螺母主体，其螺纹连接到现有的螺栓或螺柱上，并且最初以手动上紧的方式坐靠垫圈；以及iii)定位螺栓的环形阵列，其穿过螺母本体，使它们的尖端对垫圈施加压力以预张紧螺栓或螺柱。

图1是示例性螺母型MJT10的局部剖视图。MJT10包括环形主体12。MJT10的主体12形成有螺纹中心孔15以容纳螺栓、轴或螺柱。螺纹式定位螺栓孔11的环形阵列穿过主体12，每个螺纹式定位螺栓孔都布置在与中心孔同心的圆圈上。对应的定位螺栓11横穿定位螺栓孔14并以螺纹方式容纳在其中。MJT10还包括硬化垫圈16形式的承重构件，在使用时定位螺栓11的尖端紧靠该承重构件。硬化垫圈16依着被固定的工件进行支承。

在使用中，如图2所示，将垫圈16放置在螺柱23上，MJT的主体12拧在其上。所有的定位螺栓11均用扭矩扳手13在定位螺栓周围以二到五个交替的“星形”路径均匀地且平衡地拧紧，以便所有的定位螺栓11都是递增地拧紧，以便在任何时候他们之间的张力没有实质性的不平衡。

作为图1的螺母型MJT10的一种替代方案，螺栓型MJT也是已知的。螺栓型MJT通常包括具有螺纹轴的主体，该螺纹轴可用于盲螺纹孔和埋头孔。MJT可从Superbolt，CarnegiePA购买获得。MJT的进一步讨论可以在美国专利Nos.4,622,730、RE33,490、4,927,305、5,075,950、5,083,889和6,112,396中找到，这些专利通过引用并入到本文中。

MJT已经解决了过去的一些重大问题。然而，MJT的使用已经引起了一些需要解决的其它问题。具体地说，MJT的每个定位螺栓必须被分别拧紧。一些工业应用需要实现多个MJT，并且在这种应用中，拧紧每个定位螺栓可能变得耗时。通常，定位螺栓的拧紧涉及使用扳手或带插口的手持工具，通过该工具每个定位螺栓需要单独地拧紧。

在DavidRice的美国专利第9,573,231号中，公开了一种同时张紧MJT的多个定位螺栓的手持式装置。然而，可以相信虽然在'231专利中描述的装置将适用于拧紧小型定位螺栓，但除非将其制造得太大以致操作员难以携带，否则不适合拧紧大型定位螺栓。此外，相信'231装置可能无法提供足够的扭矩以适当地张紧较大的定位螺栓。

在日常使用中，操作员可能需要张紧许多MJT并携带张紧装置在它们之间行进。因此，优选的是，张紧装置是紧凑的，同时仍然能够均匀地对定位螺栓施加扭矩。

因此，需要提供一种改进的张紧装置，该张紧装置能够同时张紧MJT的定位螺栓并且具有紧凑的设计。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种张紧装置，该张紧装置被设置为同时张紧多定位螺栓张紧器的多个定位螺栓，该张紧装置包括：

壳体，该壳体设置成用于容纳驱动齿轮；

一个或更多个行星齿轮，该行星齿轮保持在壳体内以与驱动齿轮啮合；

环形齿轮，该环形齿轮环绕一个或更多个行星齿轮并与一个或更多个行星齿轮啮合；

保持在壳体中的多个主轴齿轮，该主轴齿轮包括用于耦接到所述定位螺栓的主轴，该主轴齿轮围绕环形齿轮布置并与其外侧啮合；

由此在使用中，驱动齿轮使一个或更多个行星齿轮旋转，从而通过环形齿轮使主轴齿轮旋转，从而张紧定位螺栓。

在本发明的优选实施例中，行星齿轮是行星齿轮组件的一部分，该行星齿轮组件还包括位于壳体内的用于齿轮的支架。行星齿轮优选地各自具有轴。优选地，行星齿轮组件包括底板和顶板，行星齿轮的轴在底板和顶板之间通过轴颈连接。

优选地，一个或更多个支撑件在底板和顶板之间延伸。在本发明的优选实施例中，一个或更多个支撑件在一个或更多个行星齿轮之间交替。支撑件可以形成有弧形截面，该弧形截面的形状与行星齿轮的外围部分互补。

在本发明的优选实施例中，壳体形成有第一部分和第二部分，第一部分和第二部分之间限定有空间，行星齿轮组件、环形齿轮和主轴齿轮位于该空间内。

在本发明的优选实施例中，主轴齿轮的主轴通过轴颈连接于壳体的第一部分和第二部分之间，其中主轴的端部延伸超过壳体的第二部分。

相邻主轴齿轮的齿轮部分可以轴向偏移，使得相邻的主轴齿轮的一部分可以重叠，从而减小所述齿轮之间的角度间隔。例如，相邻主轴齿轮的齿轮部分可以轴向偏置于两个或更多个级别处。

在本发明的优选实施例中，主轴齿轮的齿轮部分偏置于三个级别之一处。

优选地，壳体的第一部分形成有孔，该孔用于在其中容纳行星齿轮组件。优选地，壳体的第二部分形成有内部凹槽，该凹槽用于与行星齿轮组件的顶板对准。行星齿轮组件的顶板优选地固定到壳体的第二部分的凹槽中。

根据本发明的另一方面，提供了一种将如前所述的张紧装置与动力传递组件组合的组合件，该动力传递组件包括：蜗杆传动装置，该蜗杆传动装置可通过诸如马达等驱动单元旋转；以及与该蜗杆传动装置啮合的齿轮。

优选地，动力传递组件包括输出轴，该输出轴与齿轮同轴并且包括第一端，该第一端包括驱动齿轮。

在本发明的优选实施例中，输出轴包括第二端，该第二端包括另一驱动齿轮，其中驱动齿轮和另一驱动齿轮位于齿轮的相对侧。

蜗杆传动装置可以是单向的，其中张紧装置与驱动齿轮的耦接引起主轴沿第一方向旋转，并且其中张紧装置与输出轴的相反端的另一个传动齿轮的耦接引起主轴沿与第一方向相反的第二方向旋转，以便分别拧紧和松开定位螺栓。

优选地，动力传递组件包括设置在齿轮的相对侧上的第一相对侧和第二相对侧，具有驱动齿轮的第一端和第二端延伸穿过该第一相对侧和第二相对侧。

优选地，第一相对侧和第二相对侧形成为与张紧装置的壳体的第一部分对准。

附图说明

为了使本发明更容易理解并付诸实践，现在将参考示出本发明优选实施例的附图，其中：

图1是示例性的多定位螺栓张紧器(MJT)的局部剖视图。

图2示出了在使用中通过扭矩扳手张紧的图1的MJT。

图3是根据本发明优选实施例的MJT的张紧装置的分解图。

图4是张紧装置的俯视图。

图5是张紧装置的仰视图。

图6是张紧装置的底部视图，其中背板被移除。

图7是由第一平面剖切的张紧装置的视图。

图8是由第二平面剖切的张紧装置的视图。

图9示出了盖子被移除的张紧装置，该张紧装置被安装至动力传递单元。

图10是安装至动力传递单元的张紧装置的剖视图。

具体实施方式

图3至图8包括根据本发明的优选实施例的同时张紧MJT的定位螺栓的张紧装置200的各种视图。

张紧装置200包括壳体202，该壳体包括作为背板204的第一部分和作为盖子206的第二部分，第一部分和第二部分紧固在一起以限定内部空间。背板204形成具有中心圆孔208的环。在当前描述的实施例中，壳体呈现为具有纵向轴线221的短粗缸。可以认识到，在其它实施例中，外壳202可以具有不同的形状。

行星齿轮组件(PGA)210同轴地定位在壳体202内。行星齿轮组件包括底板212和顶板214。三个行星齿轮216通过轴颈连接(journaled)在底板212和顶板214之间。行星齿轮围绕壳体的中心轴线221以120度等角度布置。支撑件218紧固在底板和顶板之间，并交替地设置在行星齿轮216之间。支撑件形成有弧形凹面，该弧形凹面的形状与行星齿轮216的外围部分互补。

壳体202的盖子206在内部形成有与背板中心孔208相对的中心圆形凹槽220(在图7、8中示出)，用于与行星齿轮组件210的顶板214对准。然后，将顶板214通过合适的螺栓229(仅在图4中示出)紧固到盖子，使得顶板214以及行星齿轮组件(PGA)210与壳体202固定在一起。

环形齿轮222环绕行星齿轮216。环形齿轮222在其内壁上和其外壁上具有齿。环形齿轮222的内壁与每个行星齿轮216啮合。

多个主轴齿轮224等角度地保持在壳体202中，并位于与轴线221相距共同的径向距离处。主轴齿轮224围绕环形齿轮222设置，并与其外壁啮合。每个主轴齿轮224包括齿轮盘224a，即具有齿状外围的盘，和从该齿轮盘同轴延伸的主轴224b。

在本文所示的本发明的优选实施例中，主轴齿轮224的主轴224b借助于底板208和盖子206的相应孔和轴承223a、225a和223b、225b，通过轴颈连接在壳体202的背板204和盖子206之间。每个主轴224b的盖端部延伸越过壳体202的盖子206，并且终止于用于容纳耦接插口226的方形截面227。可以看出，相邻的主轴齿轮224的齿轮盘224a轴向偏移，使得相邻的齿轮盘重叠。相邻的主轴齿轮224的重叠允许它们之间的角度间隔与用于张紧的预期MJT上的定位螺栓的位置一致。例如，在图6中可以看出，三个相邻的主轴齿轮的齿轮盘224a1、224a2和224a3轴向偏移三个级别。以下是可能的：由于环形齿轮222的高度大约是每个齿轮盘224a的高度的三倍，使得每个齿轮盘能够在三个不同级别之一处与环形齿轮啮合。根据必须围绕张紧单元的轴线定位的主轴齿轮224的数量，可以增加或减少所需的级别数量。

在当前描述的实施例中，从每个行星齿轮到环形齿轮再到每个主轴齿轮的齿轮直径的比值导致从行星齿轮到主轴齿轮的总速度降低为2：1，并且扭矩增加大约1：2，使输出扭矩增加大约一倍。

图9示出了张紧装置200，其中盖子206被移除，该张紧装置200被安装到动力传递组件300上。动力传递组件300包括在诸如电动、气动或液压马达等驱动器与张紧装置200之间的传动装置。图10是在通过图9的横截面B-B’所指示方向上的张紧装置200的剖视图，该张紧装置200安装至动力传递组件300。如图10所示，动力传递组件300包括与蜗轮310啮合的蜗杆370。在Nord-Lock Australia Pty Ltd的名义下的国际专利公开第WO2016/141407号中讨论了一种专门为高扭矩传递而设计的优选的蜗杆和蜗轮装置，该专利的内容通过引用并入本文。在使用中，蜗杆370通过连接器303(图9)连接到马达的轴。驱动组件，例如马达，通常设置有输出轴，该输出轴包括标准的、通常为正方形的端部，该端部被设计为插入到动力传递组件300的诸如连接器303等插口中。

中心蜗轮310沿中心驱动齿轮轴线311通过轴颈连接在动力传递组件壳体320中。中心驱动齿轮轴线限定了动力传递组件300的纵向轴线。动力传递组件壳体具有设置在齿轮的相对侧上的第一相对侧和第二相对侧，驱动齿轮的第一端和第二端延伸穿过该第一相对侧和第二相对侧。在图9中可以看出，第一相对侧和第二相对侧形成有周边唇缘，该周边唇缘限定了与张紧装置的壳体的第一部分对准的凹处。

蜗轮310包括向外延伸的轴312，其端部终止于驱动齿轮313a和313b。每个驱动齿轮313a、313b适于与张紧装置200耦接。驱动齿轮313a或313b穿过PGA底板212中的同轴中心孔215(图5)，以便与行星齿轮216啮合。

因此，假设蜗杆370总是在单一方向上被驱动，将张紧装置200耦接到驱动齿轮313a以沿第一方向驱动主轴224b以及耦接插口226，从而紧固定位螺栓；反之将张紧装置200耦接到驱动齿轮313b以沿第二方向驱动主轴，从而松开定位螺栓。

在使用中，为了张紧MJT的定位螺栓，张紧装置200首先被安装到动力传递组件300上，以便驱动齿轮313a被插入到张紧装置中并与三个行星齿轮216中的每一个啮合。然后将张紧装置200的主轴224b与MJT的定位螺栓对准并通过耦接插口226耦接到其上。然后将诸如电动或气动马达等动力源耦接到动力传递组件300的输入插口303。动力源的操作使蜗杆370旋转，并因而使动力传递组件300的蜗轮310旋转，从而使驱动齿轮313a旋转。因此，每个行星齿轮216旋转，从而使环形齿轮222旋转。环形齿轮222的旋转继而引起每个主轴齿轮224旋转。当主轴齿轮224旋转以使其主轴224b旋转，而附接的连接插口226也旋转时，因此将扭矩施加到MJT的每个定位螺栓上，从而使它们旋转和张紧。

当希望松开MJT的定位螺栓时，除了张紧装置200被连接到动力传递组件300的相反侧之外，执行类似的过程。在这种配置中，驱动齿轮313b(与313a相对)与每个行星齿轮216啮合，从而导致沿主轴齿轮的相反方向旋转并松开定位螺栓。

如果需要，例如为了维修，一旦顶板214已经从盖子206上松开，行星齿轮组件210就可以通过底板208移除。然后，行星齿轮组件可以快速地更换为功能单元，而不必拆卸整个单元。环形齿轮222通过与主轴齿轮224和行星齿轮216啮合而保持在其位置上。壳体202内部的零件装填有用于润滑的润滑脂。

虽然本文所述的本发明特定实施例具有十一个主轴齿轮，并且因此被具体设计为紧固具有十一个定位螺栓的MJT，但是要认识到，具有更少或更多主轴齿轮的本发明的变体是有可能的，以适合有更少或更多数目的定位螺栓的MJT。

本文引用的所有文献通过引用并入本文，但仅在并入的材料不与本文阐述的现有定义、陈述或其它文献冲突的程度。

就在本文档中的术语的任何含义或定义与通过引用并入的文献中相同术语的任何含义或定义相冲突而言，以在本文档中为该术语指定的含义或定义为准。任何文献的引用不应解释为承认其是本申请的现有技术。

根据法规，已经用或多或少地针对结构或方法特征的语言描述了本发明。术语“包括(comprises)”及其变体，例如“包括(comprising)”和“包括有(comprised of)”在全文中以包含的含义使用，而不是排除任何附加特征。应当理解，本发明不限于所示出或所描述的具体特征，因为本文所述的方法包括实施本发明的优选形式。因此，本发明要求保护在由本领域技术人员适当解释的所附权利要求的适当范围内的其任何形式或修改。

尽管已经图示和描述了特定的实施例，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种其他的改变和修改。本领域技术人员仅通过常规实验将认识到或能够确定本文所述的特定装置和方法的许多等同物，包括替代物，变体，增加，删除，修改和替代。因此，包括所附权利要求的本申请旨在覆盖本申请范围内的所有这些改变和修改。

Claims (17)

1.一种张紧装置，所述张紧装置设置为同时张紧多定位螺栓张紧器的多个定位螺栓，所述张紧装置包括：

壳体，所述壳体设置成用于容纳驱动齿轮；

一个或更多个行星齿轮，所述一个或更多个行星齿轮保持在所述壳体内，以与所述驱动齿轮啮合；

环形齿轮，所述环形齿轮环绕所述一个或更多个行星齿轮并与所述一个或更多个行星齿轮啮合；

多个主轴齿轮，所述多个主轴齿轮保持在所述壳体中，所述齿轮包括用于耦接到所述定位螺栓的主轴，所述主轴齿轮围绕所述环形齿轮设置并与所述环形齿轮的外侧啮合；

由此在使用中，所述驱动齿轮使所述一个或更多个行星齿轮旋转，从而通过所述环形齿轮而使所述主轴齿轮旋转，以张紧所述定位螺栓。

2.根据权利要求1所述的张紧装置，其中，所述行星齿轮是行星齿轮组件的一部分，所述行星齿轮组件还包括位于所述壳体内的支架。

3.根据权利要求2所述的张紧装置，其中，所述行星齿轮组件包括底板和顶板，所述行星齿轮的轴通过轴颈连接在所述底板和顶板之间。

4.根据权利要求3所述的张紧装置，其中，一个或更多个支撑件在所述底板与所述顶板之间延伸，并且位于所述一个或更多个行星齿轮之间。

5.根据权利要求4所述的张紧装置，其中，所述支撑件形成有弧形截面，所述弧形截面的形状与所述行星齿轮的外围部分互补。

6.根据权利要求2所述的张紧装置，其中，所述壳体形成有第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分之间限定有空间，所述行星齿轮组件、所述环形齿轮和所述主轴齿轮位于所述空间内。

7.根据权利要求6所述的张紧装置，其中，所述主轴齿轮的主轴通过轴颈连接在所述壳体的第一部分和第二部分之间。

8.根据权利要求1所述的张紧装置，其中，相邻的所述主轴齿轮轴向偏移，相邻的主轴齿轮部分重叠以减小了所述齿轮之间的角度间隔。

9.根据权利要求8所述的张紧装置，其中，所述主轴齿轮的齿轮部分偏置于三个级别中的一个级别处。

10.根据权利要求6所述的张紧装置，其中，所述第一部分形成有孔，所述孔用于在其中容纳所述行星齿轮组件。

11.根据权利要求10所述的张紧装置，其中，所述第二部分形成有内部凹槽，所述凹槽用于与所述行星齿轮组件的顶板对准。

12.一种将根据权利要求1至11中任一项所述的张紧装置与动力传递组件组合的组合件，所述动力传递组件包括能够通过马达驱动旋转的蜗杆传动装置和与所述蜗杆传动装置啮合的齿轮。

13.根据权利要求12所述的组合件，其中，所述动力传递组件包括输出轴，所述输出轴与所述齿轮同轴并且包括第一端，所述第一端包括所述驱动齿轮。

14.根据权利要求13所述的组合件，其中，所述输出轴包括第二端，所述第二端包括另一驱动齿轮，其中所述驱动齿轮和所述另一驱动齿轮位于所述齿轮的相对侧。

15.根据权利要求14所述的组合件，其中，所述蜗杆传动装置是单向的，并且其中所述张紧装置与所述驱动齿轮的耦接引起所述主轴沿第一方向的旋转，并且其中所述张紧装置与所述另一驱动齿轮的耦接引起所述主轴沿与所述第一方向相反的第二方向旋转。

16.根据权利要求13至14中任一项所述的组合件，其中，所述动力传递组件具有设置在所述齿轮的相对侧上的第一相对侧和第二相对侧，具有所述驱动齿轮的第一端和第二端延伸穿过所述第一相对侧和第二相对侧。

17.根据权利要求16所述的组合件，其特征在于，所述第一相对侧和第二相对侧形成有用于与所述张紧装置的壳体的第一部分对准的凹槽。

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