CN114215855A - 鼓形齿联轴器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种鼓形齿联轴器，包括固定件和分别用于与电机和齿轮箱传动连接的两个连接单元；每个连接单元包括内齿套、外齿圈、端盖和止推件，外齿圈与内齿套啮合且二者可活动地连接；端盖和止推件均与内齿套连接，端盖设有第一止推部，止推件设有第二止推部，第一止推部和第二止推部二者中的至少一个为弧面，第一止推部用于限制外齿圈在第一方向上相对于内齿套滑动，第二止推部用于限制外齿圈在与第一方向相反的第二方向上相对于内齿套滑动；两个连接单元的两个内齿套通过固定件连接。联轴器作业过程中磨损小，使用寿命长，降低成本。

Description

鼓形齿联轴器

技术领域

本发明涉及传动结构领域，具体而言，涉及一种鼓形齿联轴器。

背景技术

鼓形齿联轴器是一种性能优良的可移式刚性联轴器，该联轴器结构紧凑、密封可靠、承载能力强、位移(轴向、径向及角位移)补偿能力大、传动平稳性高、寿命长，适合运用于轨道交通齿轮箱。

经发明人研究发现，现有的鼓形齿联轴器存在如下缺点：

易磨损，可靠性差，使用寿命短，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鼓形齿联轴器，其能够减缓外齿圈的磨损速度，提供稳定性，延长使用寿命，降低使用成本。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种鼓形齿联轴器，包括：

固定件和分别用于与电机和齿轮箱传动连接的两个连接单元；每个所述连接单元包括内齿套、外齿圈、端盖和止推件，所述外齿圈与所述内齿套啮合且二者可活动地连接；所述端盖和所述止推件均与所述内齿套连接，所述端盖设有第一止推部，所述止推件设有第二止推部，所述第一止推部和所述第二止推部二者中的至少一个为弧面，所述第一止推部用于限制所述外齿圈在第一方向上相对于所述内齿套滑动，所述第二止推部用于限制所述外齿圈在与所述第一方向相反的第二方向上相对于所述内齿套滑动；

所述两个连接单元的两个所述内齿套通过所述固定件连接。

在可选的实施方式中，所述第一止推部或所述第二止推部设置为环形。

在可选的实施方式中，所述第一止推部和所述第二止推部在所述内齿套的径向上具有间距。

在可选的实施方式中，所述止推件设置为环形件，所述第二止推部设于所述止推件靠近所述外齿圈的端面上；所述止推件的横截面内轮廓的面积在所述止推件从靠近所述外齿圈的一端向远离所述外齿圈的一端的方向上逐渐减小，以使所述止推件的内周面形成引导坡面，所述引导坡面用于将润滑脂朝向所述外齿圈导向；其中，所述横截面为垂直于所述止推件的轴线的平面。

在可选的实施方式中，所述止推件的横截面内轮廓为圆形。

在可选的实施方式中，所述止推件包括筒部和环形板部，所述筒部的一端面设置为第二止推部，所述筒部的另一端面与所述环形板部连接，所述筒部的内周面设置为所述引导坡面；所述环形板部在所述筒部的径向向内的方向上凸出所述筒部的内周面。

在可选的实施方式中，所述外齿圈包括一体式的连接筒体和悬臂，所述连接筒体用于与电机或齿轮箱连接，所述悬臂与所述内齿套啮合；所述悬臂在所述连接筒体的轴线上的长度D的取值范围为(20～30mm)。

在可选的实施方式中，所述内齿套的齿轮模数小于3、齿数大于60以及鼓度曲线半径小于40。

在可选的实施方式中，所述端盖与所述内齿套通过内部止口定位。

在可选的实施方式中，所述端盖设有定位孔，所述外齿圈穿设于所述定位孔中，所述端盖与所述定位孔的孔壁之间设置有密封圈。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的鼓形齿联轴器，装配时，先分别利用两个连接单元的外齿圈与电机的输出轴和齿轮箱的输入轴连接，然后将两个连接单元的内齿套通过固定件固定连接，电机的动力输出后通过鼓形齿联轴器传递至齿轮箱，最终输出。在鼓形齿联轴器作业过程中，外齿圈和内齿套能够发生滑动、角位移等，在外齿圈滑动过程中，外齿圈在内齿套的轴线上的位置发生改变，外齿圈能够与端盖的第一止推部抵持，从而限制外齿圈在第一方向上的运动范围，同时，外齿圈能够与止推件的第二止推部抵持，从而限制外齿圈在第二方向上的运动范围，如此，外齿圈能够在限定的范围内下相对于内齿套在内齿套的轴线延伸方向上往复滑动。当外齿圈处于与第一止推部或第二止推部抵持的状态下，外齿圈相对于内齿套发生角位移时，也即外齿圈和内齿套的轴线从水平状态切换至具有夹角的状态，由于第一止推部或第二止推部为弧面，第一止推部或第二止推部与外齿圈为线-面接触或点-面接触，二者接触位置处的摩擦力小，不易产生磨损；并且，二者的受力面积小，即使出现磨损，磨损面积小，有利于延长外齿圈、止推件和端盖的使用寿命，降低成本。

同时，第一止推部或第二止推部与外齿圈为线-面接触或点-面接触，在限位时二者也能够灵活运动，避免了限位造成的传动卡顿，运行更加平稳可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的鼓形齿联轴器的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例的外齿圈的结构示意图；

图3为本发明实施例的鼓形齿联轴器的应用状态示意图。

图标:

100-固定件；200-连接单元；210-内齿套；211-中间体；2111-第一腔段；2112-第二腔段；212-第一环形折边；213-第二环形折边；220-外齿圈；221-连接筒体；222-悬臂；2221-连接段；2222-传动段；2223-第一抵接面；2224-第二抵接面；230-端盖；231-环形板；232-导向筒；2321-第一止推部；240-止推件；241-筒部；2411-第二止推部；2412-引导坡面；242-环形板部；300-第一密封圈；400-第二密封圈。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

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定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，鼓形齿联轴器使用过程中，当外齿套和内齿套210在外力作用下发生角位移时，外齿套和内齿套210的轴线从平行调整为倾斜，而此时，外齿套也即鼓形齿与止推结构刚好抵持时，由于鼓形齿和止推结构为面-面接触，从而会形成阻碍外齿套和内齿套210的角位移的阻力，该阻力使得鼓形齿与止推结构产生较大摩擦，且摩擦面积大，造成鼓形齿和止推结构的使用寿命缩短，增加成本。同时，面与面接触导致传动卡顿。

鉴于此，设计者设计了一种鼓形齿联轴器，能够减小摩擦力和摩擦面积，鼓形齿联轴器的使用寿命长，使用安全可靠；且联轴器运行更加平稳。

请结合图1，本实施例中，鼓形齿联轴器包括固定件100和两个连接单元200。两个连接单元200用于分别与电机轴和齿轮箱输入轴传动连接，其中，电机轴也可以称作电机的输出轴等。每个连接单元200包括内齿套210、外齿圈220、端盖230和止推件240，外齿圈220与内齿套210啮合且二者可活动地连接；端盖230和止推件240均与内齿套210连接，端盖230设有第一止推部2321，止推件240设有第二止推部2411，第一止推部2321和第二止推部2411二者中的至少一个为弧面，第一止推部2321用于限制外齿圈220在第一方向上相对于内齿套210滑动，第二止推部2411用于限制外齿圈220在与第一方向相反的第二方向上相对于内齿套210滑动；两个连接单元200的两个内齿套210通过固定件100连接。

应当理解，第一方向和第二方向均沿外齿圈的轴线延伸方向。

本实施例提供的鼓形齿联轴器与电机轴和齿轮箱输入轴的装配过程以及作业过程如下：

请结合图1和图3，其中，图2仅示出了联轴器应用过程中一个状态的示意图。装配时，先分别利用两个连接单元200的外齿圈220与电机轴和齿轮箱的输入轴连接，然后将两个连接单元200的内齿套210通过固定件100固定连接，电机的动力输出后通过鼓形齿联轴器传递至齿轮箱。在鼓形齿联轴器作业过程中，外齿圈220和内齿套210会产生滑动、角位移等，以适应不同的运行环境。在外齿圈220滑动过程中，外齿圈220在内齿套210的轴线上的位置发生改变，外齿圈220能够与端盖230的第一止推部2321抵持，从而限制外齿圈220在第一方向上的运动范围，同时，外齿圈220能够与止推件240的第二止推部2411抵持，从而限制外齿圈220在第二方向上的运动范围，如此，外齿圈220能够在限定的范围内下相对于内齿套210在内齿套210的轴线延伸方向上往复滑动。当外齿圈220处于与第一止推部2321或第二止推部2411抵持的状态下，外齿圈220相对于内齿套210发生角位移时，也即外齿圈220和内齿套210的轴线从水平状态切换至具有夹角的状态，由于第一止推部2321或第二止推部2411为弧面，第一止推部2321或第二止推部2411与外齿圈220为线-面接触或点-面接触，二者接触位置处的摩擦力小，不易产生磨损；并且，二者的受力面积小，即使出现磨损，磨损面积小，有利于延长外齿圈220、止推件240和端盖230的使用寿命，降低成本。

本实施例中，可选的，内齿套210包括一体成型的中间体211、第一环形折边212和第二环形折边213，第一环形折边212和第二环形折边213分别位于中间体211的两端，第一环形折边212和第二环形折边213均相对于中间体211外翻，二者均为圆环形。中间体211为圆筒状，中间体211的内腔包括同轴且连通的第一腔段2111和第二腔段2112，第一腔段2111和第二腔段2112均为圆柱形腔，第一腔段2111的内径小于第二腔段2112的内径，以在第一腔段2111和第二腔段2112的连通位置处形成阶梯结构。第一环形折边212位于第一腔段2111远离第二腔段2112的一端，同理，第二环形折边213位于第二腔段2112远离第一腔段2111的一端。进一步的，第一环形折边212上设置有在周向上均匀间隔排布的第一通孔，也即，第一环形折边212形成法兰结构。两个连接单元200的内齿套210通过两个第一环形折边212对接，然后将螺栓穿设在成对且连通的两个第一通孔中，即完成了两个连接单元200的固定连接。第二环形折边213上设置有在其周向上均匀间隔排布的多个第二通孔，第二通孔用于穿设螺栓，从而通过该螺栓与端盖230固定连接。进一步的，中间体211靠近第二环形折边213的端面与第一环形折边212具有间距，从而使中间体211的外周面与第一环形折边212的远离第二环形折边213的环形端面共同限定出第一环形止口。

需要说明的是，第二腔段2112的内周面设置有齿部，能够与外齿圈220上的齿部啮合。

本实施例中，可选的，端盖230包括一体成型的环形板231和导向筒232，环形板231上设置有在其周向上均匀间隔排布的多个第三通孔，环形板231靠近导向筒232的板面上设置有第二环形止口。导向筒232的一端与环形板231连接，另一端延伸至中间体211内。并且，导向筒232的内筒壁设置有用于安装第一密封圈300的环形槽。导向筒232远离环形板231的环形端面为第一止推部2321，第一止推部2321设置为弧面。端盖230与内齿套210装配时，环形板231上的第二止口与内齿套210上的第一止口套接配合，靠近导向筒232的板面与第二环形折边213远离第一环形折边212的环形端面抵持，多个第二通孔与多个第三通孔一一对应且连通，利用螺栓穿设于成对的第二通孔和第三通孔中并将第二环形折边213和端盖230固定。

进一步的，在第二环形折边213和环形板231之间设置有第二密封圈400。

本实施例中，可选的，止推件240设置为环形件，止推件240焊接在内齿套210的中间体211内，与中间体211同轴设置。进一步的，止推件240包括一体成型的筒部241和环形板部242。筒部241的横截面轮廓为圆环形，筒部241具有在其轴线延伸方向上的第一端和第二端，第一端与环形板部242连接，第二端所在端面为第二止推部2411，第二止推部2411为环形的弧面，且第二止推部2411伸入第二腔段2112中，如此便于与外齿圈220抵持以限制外齿圈220的运动。并且，筒部241的内径在从第一端向第二端的方向上逐渐增大，也即筒部241的内周面设置为引导坡面2412，能够引导润滑脂从第一端向第二端流动，从而润滑外齿圈220。环形板部242在筒部241的径向向内的方向上凸出筒部241的内周面，环形板部242远离筒部241的板面与内齿套210对应的端面平齐。进一步的，环形板部242的板面和筒部241的内周面的连接位置处设置有倒圆角。通过设置环形板部242，能够避免润滑脂在两个连接单元200之间流动。

请结合图1和图2，本实施例中，可选的，外齿圈220包括一体式的连接筒体221和悬臂222，连接筒体221用于与电机或齿轮箱连接，悬臂222与内齿套210啮合；悬臂222在连接筒体221的轴线上的长度D的取值范围为(20～30mm)。其中，悬臂222具有在连接筒体221的轴线延伸方向上的第一抵接面2223和第二抵接面2224，第一抵接面2223用于与止推件240的第二止推部2411抵持，第二抵接面2224用于与端盖230的第一止推部2321抵持。其中，第一抵接面2223和第二抵接面2224在连接筒体221的径向上具有间距，也即二者在连接筒体221的轴线延伸方向上错开设置，如此，能够减小悬臂222在连接筒体221的轴线上的长度，从而增强悬臂222结构强度，当遇到冲击载荷时，悬臂222不容易发生断裂，从而提高轨道车辆的安全性。换句话说，由于第一抵接面2223和第二抵接面2224错开设置，使得悬臂222的长度能够设计在20mm-30mm之间，例如，悬臂222的长度可以为20mm、25mm或30mm等。其中，悬臂222包括相连的连接段2221和传动段2222，连接段2221远离传动段2222的一端与连接筒体221连接，传动段2222位于连接段2221远离连接筒体221的一端。第一抵接面2223位于传动段2222靠近止推件240的一侧，第二抵接面2224位于连接段2221远离止推件240的一侧。并且，传动段2222的外周面设置有用于与内齿套210啮合的齿部。

进一步的，内齿套210上齿部的齿轮模数小于3，齿数大于60，如此设计，联轴器在传动过程中啮合平稳性更高。同时，内齿套210上齿部的鼓度曲线半径小于40，增加联轴器的位移补偿角。

本实施例提供的鼓形齿联轴器的装配过程如下，先进行单个连接单元200的装配，将止推件240嵌入中间体211内，且止推件240与中间体211的第一腔段2111的内周壁焊接固定，止推件240上的第二止推部2411伸入第二腔段2112中。然后，将外齿圈220插入中间体211中，外齿圈220上的第一抵接面2223正对第二止推部2411，传动段2222上的齿部与第二腔段2112的内周壁上设置的齿部啮合。然后，将端盖230套接在中间体211上，利用螺栓将端盖230与第二环形折边213固定。端盖230的导向筒232与外齿圈220的连接筒体221之间设置第一密封圈300；端盖230的环形板231与第二环形折边213之间设置有第二密封圈400。导向筒232上的第一止推部2321与连接段2221上的第二抵接面2224对应。每个连接单元200装配完成后，第一止推部2321和第二止推部2411在中间体211的径向上具有间距，也即第一止推部2321和第二止推部2411在轴线上错开设置。两个连接单元200均装配完成后，两个连接单元200固定时，将两个第一环形折边212通过固定件100固定连接即可。其中，固定件100可以为螺栓。

应当理解，第一止推部2321和第二止推部2411均可以设置为圆弧面，也即，第一止推部2321和第二止推部2411的纵向截面轮廓为圆弧形。

此外，在其他实施例中，可以仅将第一止推部2321设置为弧面或仅将第二止推部2411设置为弧面。

本实施例提供的联轴器，由于第一止推部2321和第二止推部2411均设置为弧面，使用过程中，第一止推部2321或第二止推部2411与外齿圈220为线-面接触或点-面接触，二者接触位置处的摩擦力小，不易产生磨损；并且，二者的受力面积小，即使出现磨损，磨损面积小，有利于延长外齿圈220、止推件240和端盖230的使用寿命，降低成本。

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 (10)

1.一种鼓形齿联轴器，其特征在于，包括：

固定件和分别用于与电机和齿轮箱传动连接的两个连接单元；每个所述连接单元包括内齿套、外齿圈、端盖和止推件，所述外齿圈与所述内齿套啮合且二者可活动地连接；所述端盖和所述止推件均与所述内齿套连接，所述端盖设有第一止推部，所述止推件设有第二止推部，所述第一止推部和所述第二止推部二者中的至少一个为弧面，所述第一止推部用于限制所述外齿圈在第一方向上相对于所述内齿套滑动，所述第二止推部用于限制所述外齿圈在与所述第一方向相反的第二方向上相对于所述内齿套滑动；

所述两个连接单元的两个所述内齿套通过所述固定件连接。

2.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述第一止推部或所述第二止推部设置为环形。

3.根据权利要求2所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述第一止推部和所述第二止推部在所述内齿套的径向上具有间距。

4.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述止推件设置为环形件，所述第二止推部设于所述止推件靠近所述外齿圈的端面上；所述止推件的横截面内轮廓的面积在所述止推件从靠近所述外齿圈的一端向远离所述外齿圈的一端的方向上逐渐减小，以使所述止推件的内周面形成引导坡面，所述引导坡面用于将润滑脂朝向所述外齿圈导向；其中，所述横截面为垂直于所述止推件的轴线的平面。

5.根据权利要求4所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述止推件的横截面内轮廓为圆形。

6.根据权利要求4所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述止推件包括筒部和环形板部，所述筒部的一端面设置为第二止推部，所述筒部的另一端面与所述环形板部连接，所述筒部的内周面设置为所述引导坡面；所述环形板部在所述筒部的径向向内的方向上凸出所述筒部的内周面。

7.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述外齿圈包括一体式的连接筒体和悬臂，所述连接筒体用于与电机或齿轮箱连接，所述悬臂与所述内齿套啮合；所述悬臂在所述连接筒体的轴线上的长度D的取值范围为(20～30mm)。

8.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述内齿套的齿轮模数小于3、齿数大于60以及鼓度曲线半径小于40。

9.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述端盖与所述内齿套通过内部止口定位。

10.根据权利要求1所述的鼓形齿联轴器，其特征在于：

所述端盖设有定位孔，所述外齿圈穿设于所述定位孔中，所述端盖与所述定位孔的孔壁之间设置有密封圈。

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