CN1303337C - 压缩弹性耦合装置 - Google Patents

Abstract

一种压缩弹性耦合装置，包括：一个驱动凸缘，它固定安装在驱动轴的端部，该驱动凸缘在其面对驱动轴的表面上设置有多个等角度间隔设置的驱动突起；一个从动凸缘，它固定安装在从动轴的端部，该从动凸缘在其面对驱动轴的表面上设置有多个等角度间隔设置的从动突起，以便插入在驱动凸缘的相邻驱动突起之间；数个动力传输弹性元件，它们从驱动凸缘和从动凸缘的外圆周侧向驱动轴和从动轴的中心轴径向地插入相邻驱动和从动突起之间形成的每个空隙内。

Description

压缩弹性耦合装置

技术领域

本发明涉及一种弹性耦合装置，该装置带有能抑制如柴油机的驱动力变化的弹性构件。更具体而言，本发明涉及通过使压缩弹性构件插入输入和输出轴之间，用于传送动力的压缩耦合装置。

背景技术

传统的压缩弹性耦合装置包括如JP-A No.27142/1995公开的装置A。装置A是一个双扭矩弹性耦合装置，设置有低扭转刚性的低刚性弹性元件，并设置在中心附近，和具有高扭转刚性的高刚性弹性元件，并设置在外围附近。当扭矩小时，动力从驱动凸缘通过低刚性弹性元件传送到从动元件。当负荷大时，动力从驱动凸缘通过低刚性和高刚性弹性元件传送到从动元件。

其它的传统装置B，C和D分别在德国专利Nos.2624500，29716165和3432436中提及。这些传统装置A，B，C和D有下述需要改进的缺点。

装置A：因为装置A的低刚性和高刚性的弹性元件都没有固定保持，由于弹性元件老化引起的弹性收缩，易于在输入和输出轴之间相对彼此出现游隙。由于弹性元件轴向设置在驱动侧和从动侧之间的空间内，要相对于彼此轴向推动驱动侧上的一个机械和从动侧上的一个机械，使弹性元件组合成装置A或替换弹性元件，就需要一个大的开口空间。装置A的检修需要费力的工作并且装置A难以维护。由于弹性元件没有被冷却，弹性元件易疲劳损坏。

装置B和C：插入输入轴(驱动轴)和输出轴(从动轴)之间的弹性元件没有被机械固定。因此，由于老化，弹性元件的弹性收缩，输入轴和输出轴之间可能产生游隙，噪声由游隙产生，并且输入轴在输出轴上施加振动载荷。装置B和C笨重。不容易检测弹性元件由于老化引起的损坏。弹性元件轴向设置在输入轴和输出轴之间的空间内，因此需要一个大的开口空间来相对于彼此轴向推动输入轴侧的一个机械和输出轴侧的一个机械，以使弹性元件组合成装置B和C或是替换弹性元件。装置B和C的检测费时，并且装置B和C难以维护。由于弹性元件没有冷却，弹性元件易疲劳损坏。

装置D：尽管在输入和输出轴之间的弹性元件的设置方向没有在说明书中提及，但从附图中推论，弹性元件轴向设置。因此，正如有关装置A，B和C中提及的，输入轴侧和输出轴侧的机械必须被相对于彼此轴向推动，以形成一个大开口空间替换替换弹性元件。装置D的检测费时，并且装置D难以维护。由于弹性元件没有设置任何冷却装置用于冷却弹性元件，因此弹性元件易于疲劳损坏。

发明内容

本发明改进了包括上面提及的传统弹性耦合装置的缺点，因而本发明的一个目的是提供一个压缩弹性耦合装置，该装置能防止由于弹性部件的老化，在两个部件之间形成间隙以及防止由此产生的噪音，并能防止金属部件，包括弹性部件、输入轴和输出轴结合面的摩擦腐蚀，能延长弹性部件的疲劳寿命，能促进阻尼效应调节，具有改善的耐用性，重量轻，在替换弹性部件时不需移动相关机器，简化替换弹性部件以及检测弹性部件老化的工作，可维护性能极佳。

根据本发明，用于耦合以预定轴间距同轴设置在两端之间的一个驱动轴和从动轴的压缩弹性耦合装置，包括：一个驱动凸缘，它固定安装在驱动轴末端，该驱动凸缘在其面对从动轴的表面上设有多个等角度间隔设置的驱动突起；一个从动凸缘固定，它固定安装在从动轴的末端，该从动突起在其面对驱动轴的表面上设有多个等角度间隔的从动突起，以插入相邻的驱动凸缘的驱动突起之间；及数个动力传送弹性部件，它们都径向插入从驱动凸缘和从动凸缘的外侧周长一侧向驱动轴和驱动轴的中心轴方向的相邻驱动和从动突起之间形成的空隙内。

在本发明的压缩弹性耦合装置中，弹性部件径向朝内通过开在驱动凸缘和从动凸缘的圆周上的空隙的开口端插入在驱动突起和从动突起之间形成的空隙内。通过径向向外拉出弹性部件，弹性部件可从驱动凸缘和从动凸缘移出，用新的弹性部件替换损坏的弹性部件。因此，驱动轴侧的驱动装置和从动轴侧的从动装置不需要移动以替换弹性部件。因而，弹性部件可在很短时间内被简单地替换。弹性元件的状态，如加载状态和老化程度，可从驱动凸缘和从动凸缘的外侧直观地辨认出来，并且替换弹性元件的时间可简单地确定。因此，压缩弹性耦合装置具有良好的可检验性和维护性。

优选地，每个弹性元件有一个弹性体，和与弹性体的侧表面结合的大体板状保持板，弹性体的侧表面与驱动突起和从动突起相对，保持板用螺栓分别固定到驱动突起和从动突起的圆周部分和径向中间部分。

在本发明的压缩弹性耦合装置中，通过如弹性元件的硫化，将与弹性体结合的保持板放置到驱动和从动突起上并用螺栓分别固定到驱动突起和从动突起的圆周部分和径向中间部分。因而在传送动力时，尤其当扭矩发生变化时，即使弹性部件损坏了，保持板，驱动和从动突起的结合表面之间没有形成任何间隙。因此没有任何噪音产生，并且驱动和从动突起以及保持板的摩擦腐蚀可得到抑制。通过改变保持板的厚度可以容易地改变扭转弹簧常量。

优选地，保持板在其径向中间部分有一个突起朝弹性体突出。

在本发明的压缩弹性耦合装置中，热量从弹性体传递到保持板的区域由于保持板的突起被增大了。此外，在运转期间，整个弹性体中通常具有最高温度的弹性体径向和圆周的中间部分比弹性体的其他部分更靠近保持板。因此，弹性体的最热部分可通过从弹性体到保持板有效传热得到有效冷却。

再者，由于保持板的突起会防止一对保持板彼此过分靠近，保持板的突起用作载荷限制器以防止弹性元件过分压缩的负荷。

优选地，圆柱形盖子固定在驱动凸缘或驱动突起上，或驱动凸缘和驱动突起上，或者固定在从动凸缘或从动突起上，或从动凸缘和从动突起上。

圆柱形盖子用作加强件，并将负荷分配到突起。因此，突起可以小而轻，因此压缩弹性耦合装置重量轻。

优选地，至少驱动凸缘或从动凸缘在弹性元件附近的位置设置有冷却空气进口，弹性元件和圆柱形盖子设置有多个冷却通道。

当压缩弹性耦合装置运转时，空气绕弹性元件流动通过冷却空气通道，从弹性元件内部和外部冷却弹性元件。因而，弹性元件的疲劳寿命延长，弹性元件能在长时间内保持原有的性能，并在长期使用过程中稳定运行。

优选地，弹性元件的弹性体由天然橡胶，合成橡胶或软树脂形成。

因而，本发明的压缩弹性耦合装置适用于多种用途。

优选地，每个弹性元件设置在每个驱动突起相对侧上的一对空隙之中一个内，弹簧装置设置在该对空隙的另外一个内。

装备有柴油机的轮船在柴油机停止后没有立即停止，轮船的螺旋桨轴由于惯性保持旋转。从而，动力从从动轴传到驱动轴，相反的扭矩作用在弹性耦合装置上，而张力作用在弹性元件上。当弹性元件和弹簧装置分别设置在驱动突起的相对侧上的空隙内时，弹簧装置阻止驱动突起和从动突起之间空隙的收缩，以防止由张力引起弹性元件的伸长。

优选地，某些弹性元件是有减振功能的减振装置。例如在六个弹性元件中三个弹性元件可以是减振装置，如液压减振器或叠板弹簧。

使用减振装置代替弹性元件提高了压缩弹性耦合装置的减振效果。

优选地，弹性元件设置在驱动突起的一边上的空隙内。该装置还包括用于测量与驱动突起另一边上的空隙相对的驱动突起的表面和与驱动突起另一边上的空隙相对邻接的从动突起的表面之间间隙的间隙测量装置，以确定弹性元件的弹性体的永久变形。

当弹性元件的弹性体由于老化逐渐塑性变形(收缩)时，驱动突起的另一边上的空隙宽度逐渐增大。因此，弹性元件的弹性体的永久变形可通过测量空隙的宽度确定。由于弹性元件仅设置在用于动力传输的驱动突起一边上的空隙内，压缩弹性耦合装置重量轻。即使产生过大张力负荷，例如，在起动引擎时，在停止引擎和运转速度变化时，超过一个共振点时，驱动突起和从动突起的背面也能用作负荷限制器以限制张力负荷低于许可极限。

附图说明

本发明的上述和其他目的、特征和优点将在下面结合附图的描述中更加显而易见，其中：

图1是本发明第一实施例中压缩弹性耦合装置的部分剖面前视图，压缩弹性耦合装置用于耦合柴油机侧的驱动轴和从动轴；

图2是沿图1中线B-B的剖面图；

图3是本发明第二实施例中的压缩弹性装置的局部剖面图，与图1对应；

图4是图3所示压缩弹性耦合装置的局部剖面图，与图2对应；

图5是本发明第三实施例中压缩耦合装置的局部剖面图。

具体实施方式

参考图1和2，第一实施例中压缩弹性耦合装置1插入驱动轴51和从动轴52之间。凸缘51a与驱动轴51的一端整体形成。驱动凸缘2用多个等角度间隔设置的螺栓2a固定在凸缘51上。从动轴52与驱动轴51端部隔开一个预定的距离，并被支撑，用于与驱动轴51同轴转动。从动轴52的端部装配在形成在小凸缘3内的中心孔3a内，凸缘3和从动轴52通过键4进行互锁。凸缘3和从动轴52一起旋转。大从动凸缘5用多个螺栓6固定在小凸缘3的内表面，即与驱动轴51面对的表面。穿过凸缘3和5的中心部分形成多个冷却空气进口7。

具有大体为三角形截面的多个驱动突起8(在此实施例中有5个驱动突起8)从驱动凸缘2向从动凸缘5突出。多个大体为三角形截面的从动突起9(在此实施例中有5个从动突起9)从从动凸缘5向驱动凸缘2突出。驱动突起8在驱动凸缘2上的内表面上等角度间隔设置。从动突起9在从动凸缘5内表面上等角度间隔设置。当驱动凸缘2和从动凸缘5调整至恰当的位置时，驱动突起8和从动突起9在周向交替设置。驱动突起8一侧上的每个驱动突起8和从动突起9组成一个动力传输对。在每个动力传输对的驱动突起8和从动突起9之间形成一个宽的空隙C，在该动力传输对的从动突起9和相邻的动力传输对的驱动突起8之间形成狭窄的空隙D。

弹性元件10插入每个动力传输对的驱动突起8和从动突起9之间的空隙C内。弹性元件10有一个由天然橡胶形成并有类似直角平行六面体的弹性体11，和一对大体为板状的保持板12，保持板12分别连接到弹性体11的相对侧表面。每个保持板12有一个周向伸长的具有容纳螺栓的孔的连接部件12a。保持板12在其径向中心部分有一个设置螺纹孔的突起12b。紧固螺丝13在突起12b的螺纹孔中拧紧。弹性体11和该对保持板12通过硫化结合在一起。弹性元件10插入每个动力传输对的驱动突起8和从动突起9之间的空隙C内，并且螺栓14穿过在突起8和9的外表面形成的螺纹孔中的保持板12的连接部分被拧紧，以使保持板12固定到突起8和9上。凹口8a和9a分别形成在驱动突起8和从动突起9的侧表面中间部分，分别与空隙D相对。用于容纳紧固螺丝13，通向凹口8a和9a的孔15形成在驱动突起8和从动突起9内，以使其与保持板12垂直地伸长。紧固螺丝13穿过开口15在保持板12的突起12b中形成的螺纹孔中拧紧，以便将保持板12分别固定到突起8和9的内表面。

在第一实施例中，间隙测量装置25放置在驱动突起8的侧表面径向外部的间隙测量孔19中，与窄空隙D相对。

每个弹性体11设有多个轴向间隔设置的冷却空气孔21，并且金属管26分别装在冷却空气孔21内。

圆柱形盖子沿周向平均分成五个区域16。圆柱形盖子的这五个区域16用螺栓17固定到驱动突起8的外表面上。冷却空气出口18形成在每个区域16的大体圆周中间部分，以便分别与冷却空气21相对应。间隙测量孔20形成在区域16中，以便与间隙测量装置25对应。

这样构造的压缩弹性装置1的运行将在下面描述。

参考图1，当柴油机，即驱动装置起动时具有驱动突起8的驱动凸缘2开始按照逆时针方向旋转，如图1中箭头所示。接着，弹性元件10的弹性体11被压缩，并且扭矩从驱动突起8传输到从动突起9。结果，小凸缘3，从动凸缘5以及从动轴52旋转。

在这种状态下，空气流过冷却空气进口7进入凸缘2和5之间的空间，流过弹性体11的空气孔21，并穿过圆柱体盖子的区域16的冷却空气出口18流出。因此，当压缩弹性耦合装置1在运转时，弹性体11被连续地冷却，这样能够有效阻止弹性体11的疲劳损伤。由于老化，弹性体11有损伤和收缩的倾向。然而，因为该对保持板12通过硫化与弹性体11的相对侧表面紧密联接，保持板12用螺栓和紧固螺丝13固定到突起8和9上，所以弹性体11不会与保持板12分开，并且保持板12和突起8和9的连接表面不易遭受摩擦腐蚀。

当每个动力传输对的突起8和9之间空隙C的宽度由于弹性体11随时间收缩而减小时，突起8和9之间空隙D的宽度增加。空隙D宽度的增加量通过间隙测量装置25测量并可通过间隙测量孔20，通过弹性体11的目视观测读出。

下面参照图3和4描述本发明第二实施例中的压缩弹性耦合装置1’。第二实施例中的压缩弹性耦合装置1’与第一实施例中的压缩弹性耦合装置基本相同，因而，仅描述涉及第二实施例的并且不同于第一实施例的部分。图3是对应图1的第二实施例中压缩弹性耦合装置1’的局部剖面图，图4是对应图2的压缩弹性耦合装置1’的局部剖面图，其中与附图1和2中相同或相应的部分用相同的附图标记表示，有关的描述在此将被省略。

参照图3和4，凹口8a和9a分别形成在与驱动突起8和从动突起的面对空隙D侧表面上。最好如图4所示，具有U形截面的弹簧保持沟槽22分别形成在驱动突起8和从动突起9的凹口8a和9a的径向相对侧。最好如图3所示，压缩卷簧23放置在弹簧保持槽22中，以使其延伸穿过空隙D，并被压缩在驱动突起8和从动突起9之间。

在压缩耦合装置1’中，压缩卷簧23在所有空隙D中被拉伸，弹性元件10放置在空隙C中。因此，相邻的突起8和9之间的距离不易改变而维持常量。假如柴油机安装在轮船里，那么轮船在柴油机已经停止之后没有立即停止，轮船的螺旋桨轴通过惯性力保持旋转。结果，动力从从动轴52传到驱动轴51，趋向于按逆时针，即图1箭头所示相反的方向旋转压缩耦合装置1’的相反的扭矩作用于压缩耦合装置1’，张力代替压力作用于弹性体11。由于被压缩的压缩卷簧23在空隙D内延伸，阻止驱动突起8和从动突起9之间的空隙D收缩，因此弹性体11伸展可被抑制，并且弹性体11的使用寿命延长。

本发明第三实施例中的压缩弹性耦合装置1”的基本部分在剖面图图5中示出。第三实施例中的压缩弹性耦合置1”与第一和第二实施例中的压缩弹性耦合装置基本相同，因此与图1至4相同或相应的部分用相同的附图标记表示，有关的描述也将被省略。

参照图5，压缩弹性耦合装置1”具有六个动力传输对，每个驱动突起8和从动突起9限定一个空隙C。如此，压缩弹性耦合装置1”有六个空隙C。三个弹性元件10，三个液压减振器24或没有示出的叠板弹簧，即减压装置，交替地放置在六个空隙C中。

弹性元件10和有减振功能的液压减振器24的交替设置使压缩弹性耦合装置产生一个增强的减振性能。因而弹性耦合装置1”能平稳地吸收柴油机的扭矩变化，能将动力平稳地从驱动轴51传输到从动轴52。

尽管本发明已经在三个实施例中作出描述，然而在其实际应用中本发明没有限制包括下述可能的各种变化和修改。

(1)包括固定在驱动突起8上的区域16的圆柱形盖子可省去，以简化压缩弹性耦合装置的构造和提高弹性体的冷却效果。圆柱形盖子的区域16可固定到从动突起9上或固定到驱动凸缘2和主动突起8上。

(2)弹性体11可由任何适当的材料，如合成橡胶或软树脂形成。

(3)本发明的压缩弹性耦合装置不仅可应用到用于将柴油机的动力传输到轮船螺旋桨的传输系统，而且可应用到那些用于传输发电机和构造机械的动力传输系统。

(4)热量从弹性体11传递到保持板12的区域通过保持板12的突起12b被增大。此外，弹性体11沿径向和圆周的中间部分比弹性体11的其他部分更靠近保持板12，在运行过程中，中间部分通常在整个弹性体11中的温度最高。因此，弹性体11的最热部分可通过将热量从弹性体11有效传递到保持板12而被有效冷却。

(5)由于保持板12的突起12b防止了该对保持板12过分相互靠近，因此保持板12的突起12b用作载荷限制器以防止弹性元件10的过分压缩载荷。

尽管本发明已经在具有一定程度特殊性的优选实施例中进行描述，但很显然其中各种变化和改变都可能。因而，可以理解，在没有脱离本发明的范围和精神，本发明可按不同于在此明确描述的方式实施。

Claims (9)

1.一种压缩弹性耦合装置，用于耦合一个驱动轴和一个从动轴，该两轴以它们的端部之间的预定轴向间距轴向地设置，包括：

一个驱动凸缘，它固定地安装在驱动轴的端部，该驱动凸缘在其面对从动轴的表面上设置有多个等角度间隔设置的驱动突起；

一个从动凸缘，它固定地安装在从动轴的端部，该从动凸缘在其面对驱动轴的表面上设置有多个等角度间隔设置的从动突起，以便插入驱动凸缘的相邻驱动突起之间；

多个动力传输弹性元件，它们从驱动凸缘和从动凸缘的外圆周侧向驱动轴和从动轴的中心轴线径向地插入相邻驱动和从动突起之间形成的各空隙内，

其中各弹性元件有一个弹性体，和一对大体为板状的分别与弹性体的侧面结合的保持板，弹性体的侧表面分别面对驱动突起和从动突起，该对保持板的其中一个在保持板的外圆周部分以径向延伸的螺栓和保持板的径向中间部分以周向延伸的螺栓被固定到驱动突起，该对保持板的另一个在保持板的外圆周部分以径向延伸的螺栓和保持板的径向中间部分以周向延伸的螺栓被固定到从动突起。

2.如权利要求1所述的压缩弹性耦合装置，其中保持板在其径向中间部分有一个向弹性体突出的突起。

3.如权利要求1所述的压缩弹性耦合装置，其中圆柱形盖子固定到至少或驱动凸缘或驱动突起。

4.如权利要求1所述的压缩弹性耦合装置，其中圆柱形盖子固定到至少或从动凸缘或从动突起。

5.如权利要求3或4所述的压缩弹性耦合装置，其中至少驱动凸缘或从动凸缘在弹性元件附近位置设置有冷却空气进口以便将冷却空气供给到弹性元件，弹性元件和圆柱形盖子设置有多个冷却空气通道。

6.如权利要求1所述的压缩弹性耦合装置，其中弹性元件的弹性体由天然橡胶，合成橡胶或软树脂形成。

7.如权利要求1所述的压缩弹性耦合装置，其中各弹性元件设置在各驱动突起和各从动突起之间的空隙中，一弹簧装置设置在各从动突起和各驱动突起之间的空隙中。

8.如权利要求1所述的压缩弹性耦合装置，其中某些弹性元件是有减振功能的减振装置。

9.如权利要求1所述的压缩弹性耦合装置，其中弹性元件设置在驱动突起一侧上的空隙内，并且该装置还包括间隙测量装置，用于测量面对驱动突起另一侧上的空隙的驱动突起表面和面对驱动突起另一侧上的空隙的相邻从动突起表面之间的间隙，以确定弹性元件的弹性体的永久变形。

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