CN111379793A - 鼓形齿联轴器及具有其的齿轮传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种鼓形齿联轴器及具有其的齿轮传动系统，鼓形齿联轴器包括：套筒，套筒包括筒体和设置在筒体的内周面上的内齿部；鼓形齿轮，鼓形齿轮的至少一部分设置在套筒的腔体内，鼓形齿轮包括套体、延伸部和鼓形齿部，延伸部从套体的第一端向套体的第二端延伸，延伸部和套体之间形成具有开口的环形间隙，鼓形齿部设置在延伸部的外周面上，鼓形齿部与内齿部相啮合，鼓形齿轮可相对套筒发生摆动和轴向移动，套体的外周面上具有向外凸出的第一弧形面；环形密封部，环形密封部套设在套体的外周面上，且环形密封部的第一端与第一弧形面接触，环形密封部的第二端与筒体直接或间接连接。该方案能够解决鼓形齿联轴器密封性差的问题。

Description

鼓形齿联轴器及具有其的齿轮传动系统

技术领域

本发明涉及联轴器技术领域，具体而言，涉及一种鼓形齿联轴器及具有其的齿轮传动系统。

背景技术

联轴器主要用来连接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)，并使之共同旋转以完成扭矩传递的任务，在机械传动设备中有着非常广泛的应用。在轨道交通领域，联轴器是轨道车辆转向架上的关键部件，承担着传递牵引载荷及补偿电机输出轴和齿轮箱高速轴之间位移偏差的重要作用。在轨道交通高速重载的动力传动中，联轴器还必须要具备缓冲、减振和提高动态性能的作用。

联轴器的种类非常多，通常按照被连接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为固定式联轴器和可移式联轴器两类。固定式联轴器主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方。可移式联轴器主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的场合。根据补偿位移的方法，可移式联轴器分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。鼓形齿联轴器属于刚性可移式联轴器中的其中一种，因其具有相对较大的轴向、径向位移和角位移补偿能力而在轨道交通、船舶、矿山等各类机械传动系统中得以广泛的使用。

鼓形齿联轴器主要由带有内齿的套筒、带有外齿的鼓形齿轮构成，内齿和外齿相互啮合。由于鼓形齿轮的外齿被加工成鼓形，因此允许套筒和鼓形齿轮之间发生角向位移和轴向位移，从而允许通过鼓形齿联轴器连接的主动轴和从动轴在旋转运动中发生相对位移。

通常鼓形齿联轴器的一侧与电机的输出轴(主动轴)相连，鼓形齿联轴器的另一侧与齿轮传动箱的输入轴(从动轴)连接。

由于鼓形齿联轴器在运行过程中所连接的两轴会产生相对位移，内外齿的齿面周期性作轴向的相对滑动，必然会形成齿面磨损和功率损耗。为减少轮齿的磨损和相对移动的摩擦阻力，联轴器需要在良好的润滑和密封的状态下工作。

专利CN1181469A公开了一种能够在连接的两轴轴心错位时能确保密封性及延长密封件寿命的联轴器，该专利主要利用设置在鼓形齿轮轴体上的弹簧推压滑动设置在鼓形齿轮主体外周面上的具有球面状密封面的密封件和端盖的适配面实现紧密接触，从而增强联轴器的密封性，并减少密封件的磨损，延长了密封件的寿命。

专利CN1101899C公开了一种能够避免介质交换和在运转时避免密封件磨损的联轴器，其采用的方案是在联轴器套筒和各连接件之间至少设置一个固定在两个零件之一上的、沿轴向的波纹管，该波纹管既密封了同步齿轮副，又能弹性地调整联轴器套筒的位置。

以上专利或其他现有技术中，鼓形齿联轴器的鼓形齿轮在相对套筒发生偏转时，密封件与鼓形齿轮的密封不严密，密封件的不同部位磨损不均匀，较大地影响了联轴器的密封效果以及使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种鼓形齿联轴器及具有其的齿轮传动系统，以解决现有技术中的鼓形齿联轴器密封性差的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种鼓形齿联轴器，包括：套筒，套筒包括筒体和设置在筒体的内周面上的内齿部；鼓形齿轮，鼓形齿轮的至少一部分设置在套筒的腔体内，鼓形齿轮包括套体、延伸部和鼓形齿部，延伸部从套体的第一端向套体的第二端延伸，延伸部和套体之间形成具有开口的环形间隙，鼓形齿部设置在延伸部的外周面上，鼓形齿部与内齿部相啮合，鼓形齿轮可相对套筒发生摆动和轴向移动，套体的外周面上具有向外凸出的第一弧形面；环形密封部，环形密封部套设在套体的外周面上，且环形密封部的第一端与第一弧形面接触，环形密封部的第二端与筒体直接或间接连接。

进一步地，垂直于鼓形齿部的轴向且通过鼓形齿部的宽度的中点的平面为中心平面，第一弧形面的最高点位于中心平面上。

进一步地，第一弧形面为球面。

进一步地，鼓形齿部的齿顶所在的面为第二球面，第一弧形面的球心与第二球面的球心重合。

进一步地，套体包括顺次连接的第一套段和第二套段，延伸部环绕设置在第一套段上且向第二套段延伸，第一弧形面位于第二套段的外周面上。

进一步地，第二套段的外周面为球面，或第二套段的外周面由球面和圆柱面组成。

进一步地，鼓形齿联轴器还包括：限位结构，与筒体连接，限位结构用于限制鼓形齿轮的移动范围，环形密封部的第二端设置在限位结构上。

进一步地，限位结构包括：第二限位部，第二限位部与筒体的端部连接，第二限位部位于鼓形齿轮具有环形间隙的一侧，第二限位部用于与鼓形齿轮的套体或鼓形齿轮的延伸部抵接，环形密封部的第二端固定设置在第二限位部上。

进一步地，第二限位部用于与鼓形齿轮的套体抵接，第二限位部具有与第一弧形面相适配的第二弧形面。

进一步地，第二限位部包括：第一端盖，第一端盖的大径端与筒体的端部连接；限位件，设置在第一端盖的小径端，第二弧形面设置在限位件上，环形密封部的第二端与限位件或第一端盖连接。

进一步地，第一端盖包括沿筒体的径向设置的环状件和沿筒体的轴向设置的筒状件，环状件与筒体的端部连接，筒状件位于环状件的朝向鼓形齿部的延伸部的一侧，限位件与筒状件的内壁连接。

进一步地，第二限位部用于与鼓形齿部的延伸部抵接，套筒还包括与筒体的端部连接的第二端盖，第二端盖沿筒体径向设置，第二端盖具有让套体穿过的中孔，第二端盖形成第二限位部。

进一步地，环形密封部的第二端通过紧固件与第二端盖连接。

进一步地，第二端盖的内端面上设置有凹槽，环形密封部的第二端过盈配合在第二端盖的凹槽内。

进一步地，环形密封部包括骨架、密封件以及支撑件，密封件和支撑件分别与骨架的两侧连接，其中，支撑件与第二端盖连接，密封件与第一弧形面接触。

进一步地，鼓形齿轮的延伸部的背离环形间隙的一侧设置有第一球面，限位结构还包括：第一限位部，固定在套筒的筒体的腔体内，第一限位部位于延伸部的背离环形间隙的一侧，第一限位部具有第三球面，第三球面与第一球面相适配以限制鼓形齿轮的移动距离。

进一步地，筒体的内周面上具有第一台阶，第一限位部为筒状结构，第一限位部的外周面上具有第二台阶，第二台阶与第一台阶限位配合。

进一步地，第一限位部的端面与内齿部的端面抵接。

进一步地，第一限位部为筒状结构，第一限位部的外壁与筒体的内壁之间具有密封圈。

进一步地，鼓形齿联轴器还包括：卡圈，卡圈的一部分嵌入筒体的内壁中，卡圈的另一部分与第一限位部的远离内齿部的端面抵接。

进一步地，第一限位部为筒状结构，第一限位部具有第一通孔。

进一步地，筒体上具有第二通孔，第二通孔与第一通孔连通，鼓形齿联轴器还包括：堵塞，堵塞用于封堵第二通孔。

进一步地，延伸部上具有第三通孔，第三通孔用于连通延伸部两侧的腔体。

进一步地，鼓形齿轮的套体的内周面上具有导油槽。

进一步地，鼓形齿联轴器还包括：衬套，设置在套体的内周面上，衬套的外周面与套体的内周面过盈配合。

进一步地，鼓形齿联轴器包括两个套筒、两个鼓形齿轮和两个环形密封部，两个套筒相互连接，两个鼓形齿轮与两个套筒一一对应设置，两个环形密封部与两个套筒一一对应设置。

进一步地，环形密封部包括骨架和与骨架硫化为一体的密封件，骨架过盈配合在第一端盖的筒状件的内壁的凹槽内，密封件与第一弧形面滑动接触。

进一步地，环形密封部包括骨架和与骨架硫化为一体的密封件，骨架过盈配合在第二端盖的凹槽内，密封件与第一弧形面滑动接触。

根据本发明的另一方面，提供了一种齿轮传动系统，齿轮传动系统包括上述提供的鼓形齿联轴器，齿轮传动系统还包括传动齿轮箱，传动齿轮箱的输入轴与鼓形齿联轴器的鼓形齿轮的套体的内周面为锥面过盈配合。

应用本发明的技术方案，在鼓形齿联轴器的套筒内设置内齿部，在鼓形齿轮的延伸部上设置鼓形齿部，这样可通过鼓形齿部与内齿部的配合使鼓形齿轮相对套筒发生摆动和轴向移动，通过环形密封部与套体的配合进行密封。由于鼓形齿轮的套体的外周面上具有第一弧形面，这样鼓形齿轮在相对套筒发生偏转时，环形密封部的周向与套体的第一弧形面均匀接触进行密封。这样一方面可以保证在不同位置均有较好的密封效果，另一方面使得环形密封部磨损均匀，从而可以提高鼓形齿联轴器在运行时的密封效果以及使用寿命。

附图说明

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

图1示出了本发明的实施例一提供的鼓形齿联轴器处于初始位置的结构示意图；

图2示出了图1中的鼓形齿联轴器处于倾斜位置的结构示意图；

图3示出了图1中的鼓形齿联轴器处于一个极限位置的结构示意图；

图4示出了图1中的鼓形齿联轴器处于另一个极限位置的结构示意图；

图5示出了本发明的实施例二提供的鼓形齿联轴器的结构示意图；

图6示出了本发明的实施例三提供的鼓形齿联轴器的结构示意图；

图7示出了图6中的鼓形齿联轴器处于倾斜位置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、套筒；11、筒体；111、第一台阶；12、内齿部；13、第二端盖；20、鼓形齿轮；21、套体；211、第一弧形面；212、第一套段；213、第二套段；214、导油槽；22、延伸部；221、第一球面；23、鼓形齿部；24、环形间隙；25、第三通孔；30、第一限位部；31、第三球面；32、第二台阶；33、第一通孔；41、密封圈；42、卡圈；43、堵塞；44、紧固件；50、环形密封部；51、骨架；52、密封件；53、支撑件；60、第二限位部；61、第二弧形面；62、第一端盖；63、限位件；70、衬套。

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。

如图1至图4所示，本发明的实施例一提供了一种鼓形齿联轴器，包括：套筒10，套筒10包括筒体11和设置在筒体11的内周面上的内齿部12；鼓形齿轮20，鼓形齿轮20的至少一部分设置在套筒10的腔体内，鼓形齿轮20包括套体21、延伸部22和鼓形齿部23，延伸部22从套体21的第一端向套体21的第二端延伸，延伸部22和套体21之间形成具有开口的环形间隙24，鼓形齿部23设置在延伸部22的外周面上，鼓形齿部23与内齿部12相啮合，鼓形齿轮20可相对套筒10发生摆动和轴向移动，套体21的外周面上具有向外凸出的第一弧形面211；环形密封部50，环形密封部50套设在套体21的外周面上，且环形密封部50的第一端与第一弧形面211接触，环形密封部50的第二端与筒体11直接或间接连接。

应用本实施例的技术方案，在鼓形齿联轴器的套筒10的筒体11内设置内齿部12，在鼓形齿轮20的延伸部22上设置鼓形齿部23，这样可通过鼓形齿部23与内齿部12的配合使鼓形齿轮20相对套筒10发生摆动和轴向移动，通过环形密封部50与套体21的配合进行密封。在本实施例中，内齿部12具体由多个渐开线直齿构成，鼓形齿部23由多个鼓形齿构成。由于鼓形齿轮20的套体21的外周面上具有第一弧形面211，当鼓形齿轮20在相对套筒10发生偏转时，环形密封部50的周向与套体21的第一弧形面211为均匀接触密封。这样一方面可以保证鼓形齿联轴器在不同位置均有较好的密封效果，另一方面使得环形密封部50的不同部位磨损相对均匀，从而可以有效提高鼓形齿联轴器在运行时的密封效果以及使用寿命。

在本实施例中，垂直于鼓形齿部23的轴向且通过鼓形齿部23的宽度的中点的平面为中心平面，第一弧形面211的最高点位于中心平面上。在初始状态，环形密封部50的一端与第一弧形面211的最高点所在的圆周接触，这样当鼓形齿轮20在相对套筒10发生偏转时，环形密封部50的周向与套体21的第一弧形面211始终处于接触状态，弹性变形量相对更少，密封效果更好。

具体地，可以将第一弧形面211设置为球面。将第一弧形面211设置为球面，这样套体21在转动时，即使与环形密封部50接触的第一弧形面211的位置会发生变化，套体21在无轴向位移时，环形密封部50的弹性变形量不会发生变化；套体21在有轴向位移时，环形密封部50的与球面接触的不同部位也只会发生较小的均匀变形。因此通过该技术方案，可以使得第一弧形面211与环形密封部50的不同接触部位都能实现良好的密封，并且环形密封部50的不同接触部位的磨损均匀，从而可以显著提高鼓形齿联轴器在运行时的密封效果以及使用寿命。本实施例中的球面并非完整的球面，可以理解为环形的部分球面。

在本实施例中，鼓形齿部23的齿顶所在的面为第二球面，第一弧形面211的球心与第二球面的球心重合。通过上述设置，鼓形齿轮20在相对套筒10发生偏转时，不会产生附加的力矩，因此能够减少套筒10与鼓形齿轮20的磨损或振动，进一步延长鼓形齿联轴器的使用寿命。

在本实施例中，套体21包括顺次连接的第一套段212和第二套段213，延伸部22环绕设置在第一套段212上且向第二套段213延伸，第一弧形面211位于第二套段213的外周面上。具体地，第二套段213的外周面为球面，或第二套段213的外周面由球面和圆柱面组成。通过上述设置，便于鼓形齿联轴器整体几何结构及形状的合理布置，结构紧凑，并能确保鼓形齿轮20有足够的强度及便于加工检测。在本实施例中，鼓形齿轮20为一体成型结构。优选是锻造一体成型，即先制造出鼓形齿轮20的锻件毛坯，然后再进行鼓形齿部23的机加工后制得鼓形齿轮20，也可以是采用其它成型制造工艺。当然，如果需要也可以将鼓形齿轮20设置为分体结构。

在本实施例中，鼓形齿联轴器还包括：限位结构，与筒体11连接，限位结构用于限制鼓形齿轮20的移动范围，环形密封部50的第二端设置在限位结构上。通过限位结构可以防止鼓形齿轮20与套筒10脱离。

在本实施例中，限位结构包括：第二限位部60，第二限位部60与筒体11的端部连接，第二限位部60位于鼓形齿轮20具有环形间隙24的一侧，第二限位部60用于与鼓形齿轮20的套体21或鼓形齿轮20的延伸部22抵接，环形密封部50的第二端固定设置在第二限位部60上。通过第二限位部60可防止鼓形齿轮20从套筒10中脱出。

具体地，第二限位部60用于与鼓形齿轮20的套体21抵接，第二限位部60具有与第一弧形面211相适配的第二弧形面61。通过第二弧形面61与第一弧形面211接触，在限位时有较大的接触面积，可以起到良好的限位效果。若第一弧形面211为球面，第二弧形面61也相应设置为球面。

在本实施例中，第二限位部60包括：第一端盖62，第一端盖62的大径端与筒体11的端部连接；限位件63，设置在第一端盖62的小径端，第二弧形面61设置在限位件63上或第一端盖62上，环形密封部50的第二端与限位件63连接。这样限位件63既可用于对鼓形齿轮20进行限位，也可以轴向约束或固定环形密封部50。限位件63可以使用金属材料，也可以使用耐磨的非金属材料。

具体地，第一端盖62包括沿筒体11的径向设置的环状件和沿筒体11的轴向设置的筒状件，环状件与筒体11的端部连接，筒状件位于环状件的朝向鼓形齿部23的延伸部22的一侧，限位件63与筒状件的内壁连接。通过上述设置，便于第二限位部60与环形密封部50的布置，可以提高鼓形齿联轴器的紧凑性。

在本实施例中，可以在限位件63上设置凹槽，环形密封部50包括骨架51和与骨架51连接的密封件52，其中，骨架51的一部分设置在凹槽内，密封件52与第一弧形面211接触。

或者，在本实施例中，环形密封部50包括骨架51和与骨架51硫化为一体的密封件52，并形成了设有骨架51支撑的大径端和没有骨架51支撑的小径端，大径端构成环形密封部50的第二端，过盈配合在第一端盖62筒状件的内壁的凹槽内，小径端构成环形密封部50的第一端，与第一弧形面211滑动接触。

在本实施例中，鼓形齿轮20的延伸部22的背离环形间隙24的一侧设置有第一球面221，限位结构还包括：第一限位部30，固定在套筒10的筒体11的腔体内，第一限位部30位于延伸部22的背离环形间隙24的一侧，第一限位部30具有第三球面31，第三球面31与第一球面221相适配以限制鼓形齿轮20的轴向移动距离。这样在限位时采用两个球面配合，不会影响鼓形齿部23与内齿部12的啮合，增大了限位区域的接触面积，减少了单位面积内的受力，而且不会产生附加力矩，从而避免在限位极限位置时的剧烈振动，减少套筒10内的限位部与鼓形齿轮20的磨损，提高鼓形齿联轴器在运行时的稳定性以及使用寿命。进一步地，可以将第一球面221的球心与第二球面的球心重合，会进一步提高鼓形齿联轴器在运行时的稳定性。

在本实施例中，筒体11的内周面上具有第一台阶111，第一限位部30为筒状结构，第一限位部30的外周面上具有第二台阶32，第二台阶32与第一台阶111限位配合。通过第二台阶32与第一台阶111的配合，可以在套筒10的轴向对第一限位部30进行限位，从而使第一限位部30可以对鼓形齿轮20的轴向进行限位。

在本实施例中，还可以在延伸部22上设置第三通孔25，第三通孔25用于连通延伸部22两侧的腔体，这样便于气体流动。若延伸部22两侧的腔体是分别密闭的，延伸部22在移动时，腔体内的压力会发生很大变化，这会给鼓形齿联轴器带来运转不平稳的危害。用第三通孔25将延伸部22两侧的腔体导通后，能够平衡不同腔体内的压力，从而避免给鼓形齿联轴器带来运转不平稳的风险。

在本实施例中，鼓形齿联轴器包括两个套筒10、两个鼓形齿轮20和两个环形密封部50，两个套筒10相互连接，两个鼓形齿轮20与两个套筒10一一对应设置，两个环形密封部50与两个套筒10一一对应设置。通过上述设置，可以使用一个鼓形齿联轴器连接两个轴类部件，实现力矩传递，并且可补偿两个轴类部件的相对位移。

如图5所示，在本发明的实施例二中，与上述实施例不同的是，第二限位部60用于与鼓形齿部23的延伸部22抵接，套筒10还包括与筒体11的端部连接的第二端盖13，第二端盖13沿筒体11径向设置，第二端盖13具有让套体21穿过的中孔，第二端盖13形成第二限位部60。通过上述设置，使得套筒10具有对鼓形齿部23进行限位的功能，筒体11与第二限位部60成为一体成型结构，增加结构强度。

在本实施例中，环形密封部50的第二端通过紧固件44与第二端盖13连接。这样便于环形密封部50与第二端盖13的拆装。

在本实施例中，环形密封部50包括骨架51、密封件52以及支撑件53，密封件52和支撑件53分别与骨架51的两侧连接，其中，支撑件53与第二端盖13连接，密封件52与第一弧形面211接触。通过上述设置，可提高环形密封部50的强度，提高使用寿命。

在本实施例中，第一限位部30的端面与内齿部12的端面抵接。通过第一限位部30的端面与内齿部12的端面抵接，可以对第一限位部30进行限位。

进一步地，第一限位部30为筒状结构，第一限位部30的外壁与筒体11的内壁之间具有密封圈41。通过设置密封圈41可以提高鼓形齿联轴器的密封性，防止鼓形齿联轴器内部的润滑介质漏出，保证润滑效果。所述润滑介质优选润滑脂。

在本实施例中，鼓形齿联轴器还包括：卡圈42，卡圈42的一部分嵌入筒体11的内壁中，卡圈42的另一部分与第一限位部30的端面抵接。这样可通过卡圈42对第一限位部30的远离内齿部12的方向进行限位，以防止第一限位部30移动。

进一步地，第一限位部30为筒状结构，第一限位部30具有第一通孔33，第一通孔33用于平衡气压，也可以兼作润滑脂流入通道，用于限位区域的润滑，减少磨损；第一通孔33可以周向均匀设置，最好对称设置2个以上。当然也可以不设第一通孔33。

进一步地，如图5所示，第一限位部30为筒状结构，第一限位部30依次包括靠近内齿部的限位环、卡圈和中心板，限位环与套筒的筒体内壁之间设有密封圈，卡圈的一端与限位环接触，另一端与中心板的端面接触，中心板与套筒的筒体内壁之间也设有密封圈。卡圈的外周壁部分嵌入套筒的筒体内壁的凹槽中，从而起到对限位环和中心板的作用。中心板设有内径缩小的锥面孔，可以起到阻挡润滑介质的作用。

如图5所示，筒体11上具有第二通孔，第二通孔可以与第一通孔33连通，也可以不与第一通孔33连通，鼓形齿联轴器还包括：堵塞43，堵塞43用于封堵第二通孔。这样可从外部向筒体11的内部加入润滑介质，加入后通过堵塞43进行封堵。筒体11上也可以不开设第二通孔，因而也可以不设堵塞43，润滑油也可以在装配时直接加入到套筒10的腔体内，以润滑内齿部和鼓形齿部等部位。

在本实施例中，鼓形齿轮20的套体21的内周面上具有导油槽214。这样在拆装装入套体21内的电机轴或其他轴类部件时，可在导油槽214中输入压力油，以减小摩擦。

在本实施例中，鼓形齿联轴器还包括：衬套70，设置在套体21的内周面上，衬套70的外周面与套体21的内周面过盈配合。衬套70内用于装入电机轴或其他轴类部件。轴类部件与衬套70的内周面过盈配合，但过盈量低于衬套70的外周面与套体21的内周面的过盈量。这样当轴类部件过载时，轴类部件可相对衬套70发生轴向滑动，以防止部件损坏，起到过载保护的作用。

如图6所示，在本发明的实施例三中，与实施例二不同的是，第二端盖13的内端面上设置有凹槽，环形密封部50的第二端过盈配合在第二端盖13的凹槽内。通过过盈配合的方式，可以提高环形密封部50的连接强度，同时也可以节省空间，便于拆卸和保养。

在本实施例中，环形密封部50包括骨架51和与骨架51连接的密封件52，其中，骨架51与第二端盖13连接，密封件52与第一弧形面211接触。具体地，环形密封部50包括骨架51和与骨架51硫化为一体的密封件52，并形成了设有骨架51支撑的大径端和没有骨架51支撑的小径端，大径端构成环形密封部50的第二端，过盈配合在第二端盖13的凹槽内，小径端构成环形密封部50的第一端，与第一弧形面211滑动接触。在该实施例三中，鼓形齿部23可以与端盖接触限位，也可以根据空间允许情况及工艺要求，与环形密封部50的大径端的某一合适的端面接触限位。

另外，本发明的实施例三中，与实施例二不同的是，第一限位部30没有设置中心板，仅包括限位环和卡圈，限位环的内孔壁中设置有与鼓形齿轮延伸部上的第一球面221相适配的第三球面31。

图7为图6中的鼓形齿联轴器处于倾斜位置的结构示意图，其中与齿轮箱输入轴相连接的右侧的半联轴器处于向上的径向变位状态，与电机侧输出轴相连接的左侧的半联轴器的套筒的限位部与鼓形齿轮延伸部上的第一球面接触，起到了限位作用，并避免了剧烈的冲击。

本发明相比现有技术取得了非常明显的技术优势。一方面，由于本发明采用了具有弧形面的鼓形齿轮和环形密封部50的滑动密封配合，可以最大程度地确保不同偏转位置时的均匀的接触密封和密封件的最小弹性变形，科学解决了现有技术中长期存在的鼓形齿联轴器密封不良、密封件磨损不均匀及使用寿命短的共性难题；同时采用弧形面的鼓形齿轮与第二端盖及环形密封部50的优化配合能够确保鼓形齿联轴器的密封可靠性和长寿命。因此，本发明提供的鼓形齿联轴器密封可靠，能够有效改善润滑介质的密封效果，提高鼓形齿联轴器的密封性能；另一方面，由于本发明还采用了结构紧凑的具有弧形面的鼓形齿轮和球面限位结构等优化设计，能够有效消除鼓形齿联轴器在运行中产生的附加力矩，增强联轴器在运行过程中的平衡性和稳定性，因此，本发明提供的联轴器传动平稳可靠，位移补偿能力高，并且整体结构简单、紧凑，更容易实现轻量化和小型化设计；

同时本发明所采用的具有弧形面的鼓形齿轮、第二端盖13及环形密封部50结构简单，便于制造及更换，因此本发明提供的鼓形齿联轴器还具有制造、组装、拆卸和维护方便、维护运用成本低的明显优势。

本发明的另一实施例还提供了一种齿轮传动系统，齿轮传动系统包括上述提供的鼓形齿联轴器。具体地，齿轮传动系统还包括传动齿轮箱，传动齿轮箱的输入轴与鼓形齿联轴器的鼓形齿轮20的套体21内孔的内周面为锥面过盈配合。应用本实施例的技术方案，在鼓形齿联轴器的套筒10的筒体11内设置内齿部12，在鼓形齿轮20的延伸部22上设置鼓形齿部23，这样可通过鼓形齿部23与内齿部12的配合使鼓形齿轮20相对套筒10发生摆动和轴向移动，通过环形密封部50与套体21的配合进行密封。由于鼓形齿轮20的套体21的外周面上具有第一弧形面211，这样鼓形齿轮20在相对套筒10发生偏转时，环形密封部50的周向与套体21的第一弧形面211均匀接触进行密封。这样一方面可以保证鼓形齿联轴器在不同偏移位置均有较好的密封效果，另一方面使得环形密封部50的不同接触部位的磨损均匀，从而可以提高齿轮传动系统的可靠性。

综上，本发明提供的鼓形齿联轴器结构紧凑、密封可靠、承载能力强、位移补偿能力大、传动平稳性高、寿命长、维护方便，能够适用于各类传动机构，特别适合运用在联轴传动要求高、运行工况复杂多变的传动设备中，尤其适用于轨道交通各种路况运行中的电机输出轴和齿轮箱高速轴不对中的轨道车辆齿轮传动系统。

以上所述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 (29)

1.一种鼓形齿联轴器，其特征在于，包括：

套筒(10)，所述套筒(10)包括筒体(11)和设置在所述筒体(11)的内周面上的内齿部(12)；

鼓形齿轮(20)，所述鼓形齿轮(20)的至少一部分设置在所述套筒(10)的腔体内，所述鼓形齿轮(20)包括套体(21)、延伸部(22)和鼓形齿部(23)，所述延伸部(22)从所述套体(21)的第一端向所述套体(21)的第二端延伸，所述延伸部(22)和所述套体(21)之间形成具有开口的环形间隙(24)，所述鼓形齿部(23)设置在所述延伸部(22)的外周面上，所述鼓形齿部(23)与所述内齿部(12)相啮合，所述鼓形齿轮(20)可相对所述套筒(10)发生摆动和轴向移动，所述套体(21)的外周面上具有向外凸出的第一弧形面(211)；

环形密封部(50)，所述环形密封部(50)套设在所述套体(21)的外周面上，且所述环形密封部(50)的第一端与所述第一弧形面(211)接触，所述环形密封部(50)的第二端与所述筒体(11)直接或间接连接。

2.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，垂直于所述鼓形齿部(23)的轴向且通过所述鼓形齿部(23)的宽度的中点的平面为中心平面，所述第一弧形面(211)的最高点位于所述中心平面上。

3.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第一弧形面(211)为球面。

4.根据权利要求3所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述鼓形齿部(23)的齿顶所在的面为第二球面，所述第一弧形面(211)的球心与所述第二球面的球心重合。

5.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述套体(21)包括顺次连接的第一套段(212)和第二套段(213)，所述延伸部(22)环绕设置在所述第一套段(212)上且向所述第二套段(213)延伸，所述第一弧形面(211)位于所述第二套段(213)的外周面上。

6.根据权利要求5所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第二套段(213)的外周面为球面，或所述第二套段(213)的外周面由球面和圆柱面组成。

7.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述鼓形齿联轴器还包括：

限位结构，与所述筒体(11)连接，所述限位结构用于限制所述鼓形齿轮(20)的移动范围，所述环形密封部(50)的第二端设置在所述限位结构上。

8.根据权利要求7所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述限位结构包括：

第二限位部(60)，所述第二限位部(60)与所述筒体(11)的端部连接，所述第二限位部(60)位于所述鼓形齿轮(20)具有所述环形间隙(24)的一侧，所述第二限位部(60)用于与所述鼓形齿轮(20)的套体(21)或所述鼓形齿轮(20)的延伸部(22)抵接，所述环形密封部(50)的第二端固定设置在所述第二限位部(60)上。

9.根据权利要求8所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第二限位部(60)用于与所述鼓形齿轮(20)的套体(21)抵接，所述第二限位部(60)具有与所述第一弧形面(211)相适配的第二弧形面(61)。

10.根据权利要求9所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第二限位部(60)包括：

第一端盖(62)，所述第一端盖(62)的大径端与所述筒体(11)的端部连接；

限位件(63)，设置在所述第一端盖(62)的小径端，所述第二弧形面(61)设置在所述限位件(63)上，所述环形密封部(50)的第二端与所述限位件(63)或所述第一端盖(62)连接。

11.根据权利要求10所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第一端盖(62)包括沿所述筒体(11)的径向设置的环状件和沿所述筒体(11)的轴向设置的筒状件，所述环状件与所述筒体(11)的端部连接，所述筒状件位于所述环状件的朝向所述鼓形齿部(23)的延伸部(22)的一侧，所述限位件(63)与所述筒状件的内壁连接。

12.根据权利要求8所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第二限位部(60)用于与所述鼓形齿部(23)的延伸部(22)抵接，所述套筒(10)还包括与所述筒体(11)的端部连接的第二端盖(13)，所述第二端盖(13)沿所述筒体(11)径向设置，所述第二端盖(13)具有让所述套体(21)穿过的中孔，所述第二端盖(13)形成所述第二限位部(60)。

13.根据权利要求12所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述环形密封部(50)的第二端通过紧固件(44)与所述第二端盖(13)连接。

14.根据权利要求12所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第二端盖(13)的内端面上设置有凹槽，所述环形密封部(50)的第二端过盈配合在所述第二端盖(13)的凹槽内。

15.根据权利要求12所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述环形密封部(50)包括骨架(51)、密封件(52)以及支撑件(53)，所述密封件(52)和所述支撑件(53)分别与所述骨架(51)的两侧连接，其中，所述支撑件(53)与所述第二端盖(13)连接，所述密封件(52)与所述第一弧形面(211)接触。

16.根据权利要求8所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述鼓形齿轮(20)的延伸部(22)的背离所述环形间隙(24)的一侧设置有第一球面(221)，所述限位结构还包括：

第一限位部(30)，固定在所述套筒(10)的筒体(11)的腔体内，所述第一限位部(30)位于所述延伸部(22)的背离所述环形间隙(24)的一侧，所述第一限位部(30)具有第三球面(31)，所述第三球面(31)与所述第一球面(221)相适配以限制所述鼓形齿轮(20)的移动距离。

17.根据权利要求16所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述筒体(11)的内周面上具有第一台阶(111)，所述第一限位部(30)为筒状结构，所述第一限位部(30)的外周面上具有第二台阶(32)，所述第二台阶(32)与所述第一台阶(111)限位配合。

18.根据权利要求16所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第一限位部(30)的端面与所述内齿部(12)的端面抵接。

19.根据权利要求16所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第一限位部(30)为筒状结构，所述第一限位部(30)的外壁与所述筒体(11)的内壁之间具有密封圈(41)。

20.根据权利要求18所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述鼓形齿联轴器还包括：

卡圈(42)，所述卡圈(42)的一部分嵌入所述筒体(11)的内壁中，所述卡圈(42)的另一部分与所述第一限位部(30)的远离所述内齿部(12)的端面抵接。

21.根据权利要求16所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述第一限位部(30)为筒状结构，所述第一限位部(30)具有第一通孔(33)。

22.根据权利要求21所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述筒体(11)上具有第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔(33)连通，所述鼓形齿联轴器还包括：

堵塞(43)，所述堵塞(43)用于封堵所述第二通孔。

23.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述延伸部(22)上具有第三通孔(25)，所述第三通孔(25)用于连通所述延伸部(22)两侧的腔体。

24.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述鼓形齿轮(20)的套体(21)的内周面上具有导油槽(214)。

25.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述鼓形齿联轴器还包括：

衬套(70)，设置在所述套体(21)的内周面上，所述衬套(70)的外周面与所述套体(21)的内周面过盈配合。

26.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述鼓形齿联轴器包括两个所述套筒(10)、两个所述鼓形齿轮(20)和两个所述环形密封部(50)，两个所述套筒(10)相互连接，两个所述鼓形齿轮(20)与两个所述套筒(10)一一对应设置，两个所述环形密封部(50)与两个所述套筒(10)一一对应设置。

27.根据权利要求11所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述环形密封部(50)包括骨架(51)和与所述骨架(51)硫化为一体的密封件(52)，所述骨架(51)过盈配合在所述第一端盖(62)的筒状件的内壁的凹槽内，所述密封件(52)与所述第一弧形面(211)滑动接触。

28.根据权利要求14所述的鼓形齿联轴器，其特征在于，所述环形密封部(50)包括骨架(51)和与所述骨架(51)硫化为一体的密封件(52)，所述骨架(51)过盈配合在所述第二端盖(13)的凹槽内，所述密封件(52)与所述第一弧形面(211)滑动接触。

29.一种齿轮传动系统，其特征在于，所述齿轮传动系统包括权利要求1至28中任一项所述的鼓形齿联轴器，所述齿轮传动系统还包括传动齿轮箱，所述传动齿轮箱的输入轴与所述鼓形齿联轴器的鼓形齿轮(20)的套体(21)的内周面为锥面过盈配合。

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