CN1946947A - 安装装置 - Google Patents

Abstract

把机器元件同轴地固定在转动轴上的一种安装装置。所述装置安装在机器元件的内孔与轴的圆柱形表面之间，并有效地把元件布置在轴的纵向任何位置上和轴的圆周上的任何角度位置处。所述装置具有内及外套筒，它们的各配合表面是相似地锥形的，所以各套筒的相对轴向移动实现了相结合的各元件的内孔及外表面的扩张及收缩。在装置的一个端部处转动带螺纹的螺母，实现了内及外套筒的相对轴向位移，造成各套筒的扩张及收缩，而不使各套筒或螺母过度地变形。

Description

安装装置

技术领域

本发明涉及以这样一种方式把机器元件安装在轴上的安装装置：使全部扭矩和/或推力传递至机器元件与轴之间，而没有由安装产生的滑动。尤其是，本发明的装置提供了用于安装机器各元件的改进了的安装装置，所述改进了的安装装置允许轴上的机器元件在轴的轴向上及其圆周上无级地调节，和在轴上安装之后使机器元件保持在固定的轴向位置处。

技术背景

已熟知用于在轴上安装机器元件的装置的使用，这些机器元件诸如是滑轮和齿轮。用于在圆柱形轴上安装机器元件的已知装置的一个困难是不便于使用。例如，某些装置要求多件的组合件和若干螺纹的调节，而其它装置要求修正其上装有机器元件的轴。

其它经常遇到的困难与当机器元件被安装在轴上时机器元件在轴的圆周上精确定位的要求有关。特别是，在元件被连接于轴之后，希望把机器元件布置在特定的圆周位置处和保持元件处于这种位置处。此外，在把元件连接于轴上之前，要求允许机器元件能无级地调节。

发明的内容

根据本发明，提供了易于使用的安装装置。所述装置能通过简单地拧紧单个螺母以实现摩擦结合来安装机器元件，并且也能通过松开相同螺母来保证解除结合。螺母的操作有效地松开通过拧紧螺母产生的磨擦结合。此外，本装置的结构是简单构造，并且制造上相对地不贵。

本发明还解决使机器元件保持在固定位置的困难。一旦已安装，所述装置使机器元件保留在相对于轴的固定的轴向位置处。

本发明提供了在轴上共轴地安装具有孔的机器元件的装置，并且它包含：与机器元件结合的外套筒；与轴结合的内套筒；和用来相对于外套筒移动内套筒的螺母。

较好的是，外套筒含有被构造用来与机器元件结合的外表面和锥形的内表面。内表面的锥度被构造成这样：它具有邻接外套筒前端部的较小直径和在后部与前端部相间隔的较大直径。外套筒还含有连接件，所述连接件可与螺母上的相应连接件配合。较好的是，所述连接件实际上持久地把外套筒固定于螺母，以防止螺母相对于外套筒的显著轴向移动，同时允许螺母相对于外套筒转动。

较好的是，内套筒包含：被构造用来与轴结合的内孔，和被构造用来外套筒的内表面配合的锥形外表面。更明确地说，外表面具有：邻接内套筒的前端部的较小直径，和在后部与内套筒的前端部相间隔的较大直径。此外，内套筒含有可与螺母上的螺纹相配合的螺纹。

在第一方向转动螺母使内套筒相对于螺母向前移动，这使内套筒外表面的较大直径朝向外套筒内表面的较小直径移动。因为外套筒的内表面与内套筒的外表面具有相对的锥形表面，各套筒的轴向移动引致楔紧作用。楔紧作用引致内套筒朝轴收缩和外套筒朝机器元件孔扩张。在第二方向转动螺母使内套筒相对于螺母向后移动，由此从轴上松开内套筒和从机器元件孔松开外套筒。

本发明还提供在第二元件上安装第一元件的方法。所述方法特别适于在轴上安装机器元件。根据所述方法设置了内套筒。较好的是，内套筒具有：锥形的外表面；邻接于套筒后端部的螺纹部分；和可与轴配合的孔。此外，设置了外套筒。较好的是，外套筒具有：用于与内套筒的外表面配合的锥形的内孔；和可与机器元件孔配合的外表面。此外，设置了螺母，它可与内套筒的螺纹部分配合。外套筒连接于螺母以阻止外套筒相对于螺母的显著轴向移动，同时允许螺母相对于外套筒转动。然后内套筒及外套筒被布置在轴与机器元件孔之间。然后螺母在向前方向上转动以驱动内套筒相对于螺母及外套筒向前移动，由此使内套筒的前端部移离螺母，所以内套筒的锥形表面楔开外套筒，以把外套筒连接于机器元件和把内套筒连接于轴。此外，在相反方向转动螺母，驱使内套筒相对于螺母及外套筒向后移动，以便从机器元件上松开外套筒和从轴上松开内套筒。

附图的说明

当联系各附图阅读时，将更好地理解前面的发明内容以及本发明的各优先实施例的下列详细说明，其中：

图1是安装装置的立体视图；

图2是图1中图释的安装装置的侧剖视图，结合机器元件及轴进行了图释；

图3是图1中图释的安装装置的立体剖视图；和

图4是图1中图释的安装装置的分解立体视图。

实施本发明的最佳模式

现在参考各附图，特别是参考图1-4，安装装置通常被标注为10。安装装置10被构造用于把第一元件安装在第二元件上，第一元件诸如是机器元件12，第二元件诸如是轴15。机器元件12具有与安装装置10的外表面结合的孔13，而轴15具有与安装装置10的内表面结合并被构造用来在图释的圆柱形轴15上安装机器元件12的毂的表面。本例子中，机器元件12具有平滑的锥形孔13，锥形孔13的轴线与轴15的圆柱形表面的轴线重合。安装装置10被构造用于布置在机器元件12与轴15之间和将被扩张，以便在轴的任何要求的轴向位置处和轴的圆周上的任何角度处，把机器元件12牢固地固定在轴上。

安装装置10包含内套筒20、外套筒50和锁紧螺母40。如下面进一步讨论的，内套筒20的外表面被构造用来与外套筒的内表面配合。尤其是，内套筒的前端部具有截头圆锥形外表面24。截头锥表面24构造成这样：较小直径邻接内套筒的前边沿，而较大直径在后部与前边沿相间隔。换句话说，截头锥表面24的最大直径位于内套筒各端部的中间，而当表面朝内套筒的前端部延伸时所述表面向内倾斜。套筒的外表面也含有在截头锥部分后部的外螺纹部分25。

内套筒20是具有内孔的圆筒形式的，所述内孔与轴15的外表面配合。特别是，如果轴15的外表面是锥形的或截头锥形的，内套筒的内表面就具有相配合的锥形的或截头锥形的表面。在本例子中，轴是圆柱形的，而内套筒20具有圆柱形孔，所述圆柱形孔的直径对应于轴15的直径。较好的是，内套筒的孔的直径略大于轴15，以允许内套筒20在轴15上于轴向上和圆周上自由滑移。

虽然内套筒20的孔通常是圆柱形的，以便与轴配合，较好的是，所述孔含有扩大的直径部分，如图2-3中所示。更明确地说，较好的是，从截头锥部分24向后延伸的内套筒部分中的孔，具有比与所述截头锥部分共同延长的筒套部分中的内套筒孔更大的直径。扩大直径的孔的长度可比以上描述的短，然而，较好的是，扩大的孔至少与从后边沿延伸至各槽22终端的分界线的内套筒部分共同延长。

在本例子中，为提供扩大的孔，在内套筒的后部分制成了沉孔27。沉孔27的前边沿由台肩构成。较好的是，沉孔比邻接内套筒前端部的孔的直径大。

如下面进一步讨论的，内套筒通过收缩而与轴15结合，所以内套筒抓握或向下夹紧在轴上。为此目的，内套筒20通过各槽22被构造成多个分块，各槽22从前端部(开始)纵向地延伸通过套筒。当安装装置被拧紧或被松开时，各槽22能使内套筒径向地挠曲。较好的是，各槽22沿着向内地与套筒20后端部相间隔的线条而终止。这样，内套筒20的螺纹端的自由端部是无裂口的坚固连续的环部。相对于沿整个轴向长度裂开的套筒，内套筒的这个坚固部分提供了较大的螺纹强度和改进了的与螺母40的螺纹结合。在本例子中，内套筒由1215钢制成并设置有宽度约5/64″的6个等间隔的槽。然而，将会理解到：为实现所要求的挠度，各槽的数量以及宽度和间距可被改变。

内套筒20适于安装在外套筒50内，外套筒50是具有从外套筒的后端部延伸的多个轴向槽52的整体式套筒。当安装装置10被拧紧及被松开时，轴向各槽52允许外套筒50径向挠曲。外套筒50的外表面具有结合表面53，结合表面53被构造用来与机器元件12的内孔13结合。例如，机器元件孔13可以是圆柱形的，而外套筒的结合表面53可相应是普通圆柱形的。另一种情况，在本例子中，外套筒的结合表面53是截头锥形的，以便与具有锥形孔13的机器元件结合。截头锥表面的较小直径邻接于外套筒50的前端部，而较大直径分布在后部。换句话说，截头锥表面53的最大直径位于外套筒的各端部的中间，而当表面朝外套筒前端部延伸时所述表面向内倾斜。此外，较好是结合表面53比机器元件孔13足够地小，以便当安装装置未被拧紧时允许机器元件与外套筒之间的自由滑动。

如图2、4中所示，外套筒50的内表面被构造用来与内套筒的外表面结合。内及外套筒具有相配的各锥形表面，当内套筒向内收缩时，所述各锥形表面向外地楔紧外套筒。更明确地说，外套筒50的内表面以和内套筒20的截头锥部分24相同的锥角朝前端部倾斜。换句话说，外套筒的孔是锥形的，使得孔的较小直径邻接于外套筒的前端部，而孔的较小直径在后部与前端部相间隔。这样，当内套筒20相对于外套筒50向前移动(即在图2中从左至右)时，内及外套筒的面对的各锥形表面相结合，以扩张外套筒的外锥形表面和收缩内套筒20的内圆柱表面。此外，由于内及外套筒是共轴线的，内及外套筒表面的收缩及扩张基本平行于组合件的公共中心轴线。

较好的是，外圆周法兰54构造在外套筒50上，邻接于外套筒50的后端部。法兰54具有比结合表面53的较大直径更大的外直径。这样，法兰54的前台肩54a被构造用于贴靠机器元件的侧边，以在操作上当安装装置10被拧紧时用作限制外套筒与机器元件之间的移动的止动器。

除了外法兰54之外，内圆周法兰55从外套筒50后端部径向地向内延伸。环形槽56围绕邻接内法兰55的外套筒50内表面在圆周上延伸。如下面进一步讨论的，螺母40与槽56结合，以把螺母40连接于外套筒50。

外套筒50通过螺母40相对于内套筒20移动。如图2-4中所示，为此目的，螺母40具有内螺纹42，内螺纹42与内套筒20的螺纹25结合。转动螺母40使内套筒20相对于螺母40轴向移动。因此，由于外套筒50连接于螺母40，当转动螺母40时，内套筒20相对于外套筒50移动。

螺母40具有比轴15的直径大的内孔。此外，较好的是，螺母40的外直径小于外套筒50的外直径。然而，在某些应用中螺母直径可大于外套筒而不影响装置的使用，特别是当所述装置被构造用来安装锥孔的机器元件时，如同本例子中的情况。

如上所描述，螺母被连接于外套筒以阻止螺母与外套筒之间的显著的轴向移动。为了提供螺母40与外套筒50之间的连接，螺母40设置有：径向地向外延伸的外圆周法兰48，和邻接所述法兰的外圆周槽46。较好的是，槽46的前侧壁及后侧壁基本垂直于组合件的公共轴线。螺母外法兰48及圆周槽46与内法兰55及外法兰的环形槽56相配合。

尤其是，螺母的外法兰48与外套筒的环形槽56结合，而外套筒的内法兰55与螺母的圆周槽46结合。因此，螺母的外法兰48的宽度略小于外套筒的内槽56宽度，而外套筒的内法兰55具有的宽度略小于螺母的圆周槽46的宽度。这样，螺母外法兰48的后端面面对着外套筒环形槽56的后端面，当转动螺母以驱动内套筒相对于螺母前移时，在外套筒50上施加向后的轴向力。类似地，螺母外法兰48的前端面面对着外套筒环形槽56的前端面，而外套筒内法兰55的后端面面对着围绕螺母40的圆周槽46的后端面，当转动螺母以相对于螺母向后驱动内套筒时，在外套筒上施加强有力的向前轴向力。

外套筒内法兰55的内直径小于螺母上的外法兰48的外直径，而外套筒上的内法兰必须穿过螺母法兰，以把外套筒连接于螺母。因此，为把单件式外套筒50连接于螺母40，外套筒必须充分地可挠曲，以允许外套筒扩张越过螺母的向外延伸法兰。因此，外套筒50利用各槽52被构造成多个分块，各槽52从后端部在套筒纵向上轴向地延伸。除延伸通过外套筒整个长度的槽之外，所有的槽52沿着向内地与外套筒50前端部相间隔的线条而终结。

各槽52的端头与通槽联合造成连接前端部处各分块的裂口辐板62。在本例子中，内套筒由1215钢制成并设置有宽度约5/64″的6个等距的槽，它们中的5个是收尾槽，而它们中的一个是通槽。然而，将会理解到：槽的数量以及宽度、长度和槽的间距可被改变，以实现所要求的挠性。如在图3中最清楚地看到的，各收尾槽22刚好在外套筒的前端部之前终止，所以在外套筒的前端部处的辐板62是最厚的，当辐板62朝外套筒的后端部延伸时是向内倾斜的。这样，在前端部处的辐板62的轴向长度足够小，以允许外套筒径向地挠曲来把外套筒连接于螺母。

安装装置10的组装如下。螺母40以螺纹拧在内套筒20上面。通过使外套筒滑动越过内套筒20直至外套筒上的内法兰55与螺母的外法兰48结合为止而使外套筒50连接于螺母40。组装期间，因为外套筒滑动越过内套筒，较好的是螺母以螺纹拧在内套筒上的足够距离上，使得内及外套筒的相配截头锥表面24、53在组装期间不会互相结合。

在外套筒50滑动越过内套筒20之后，通过驱动外套筒如下越过螺母来使外套筒50连接于螺母40。当外套筒与螺母结合时，外套筒挠曲并径向地向外扩张越过螺母法兰48。为易于径向扩张，外套筒的内法兰55的后端面被倒角，如图2中所图释。外套筒相对于螺母向后移动直至外套筒的内法兰55移过螺母外法兰48。然后外套筒弹性地收缩，使得外套筒的内法兰55被结合于围绕螺母的圆周槽46中，而螺母外法兰48被结合于外套筒的环形槽56中。这样，外套筒50被俘获地由螺母40调节。

如上述构造的安装装置10的操作如下。通过使所述装置滑动越过轴，使得轴滑动穿过内套筒20的内孔和螺母40的孔，而把装置10安装在诸如轴15的第一元件上。然后，通过使机器元件滑动越过轴及然后越过安装装置10，使得外套筒50的外表面与机器元件的孔13结合，来使诸如机器元件12的第二元件安装在所述装置上。较好的是，机器元件被布置在安装装置10上，使得机器元件的侧边贴靠在外套筒50上的外法兰54前台肩。另一种情况，安装装置10可首先被插入机器元件的孔13中，而两者可一起被滑动到轴15上。不管怎样，安装装置都被布置在轴上，使得内套筒20的孔面对着轴和使外套筒50的外结合表面53面对着机器元件12的孔。

为在轴上锁紧机器元件，螺母被转动。如在图2中可看见的，通过使内套筒相对于外套筒向前移动来提供内及外套筒的楔紧作用。尤其是，当所述装置处于松开的位置中时，内套筒位于外套筒中，所以内套筒截头锥部分24的较大直径被布置在外套筒孔部分内，所述外套筒孔部分具有的直径至少和内套筒截头锥部分的较大直径一样大。换句话说，在松开的位置，内套筒20不会接触外套筒的孔而提供楔紧力或夹紧力。

在前进方向转动螺母40，使内套筒20相对于外套筒50向前移动，使得内套筒的截头锥部分的锥形表面被驱动通过外套筒的内锥形孔。因为外套筒向内倾斜至前端部的较小直径孔处，驱使内套筒向前楔紧外套筒，使得外套筒径向地向外挠曲，以在机器元件的孔13中扩张外套筒来锁定在机器元件上。与此同时，楔紧力使内套筒径向地向内挠曲，使得内套筒收缩来把内套筒锁定在轴上。为松开机器元件、安装装置与轴之间的连接，在相反的方向简单地转动螺母。反向的转动使内套筒相对于外套筒向后移动。内套筒的向后的相对移动拉动内套筒截头锥部分24的较大直径进入外套筒锥形孔的较大直径部分内，这依次松开了由过盈的各锥形表面造成的楔紧力。这样，螺母在相反方向的转动使外套筒从机器元件上松开和使内套筒从轴上松开。

如上所描述，较好是螺母在向前的方向转动来拧紧安装装置。较好的是，内套筒20及螺母40的配合螺纹25、42是左旋螺纹。这样，在顺时针方向转动螺母40来驱动内套筒相对于外套筒前移以紧固所述装置。换句话说，通过使用左旋螺纹，前进方向是顺时针方向，而相反的方向是逆时针方向。

内套筒20的外表面及外套筒50的内表面的锥角是相对于外套筒的槽52的长度来选择的。更浅的角度允许在安装装置10的较小扩张下使外套筒50相对于内套筒20移动更大的位移。另一种情况，较尖锐角度减小了装置扩张之前各套筒的相对移动。

在机器的突然过载情况下，本安装装置对避免损伤轴及机器元件特别有效。本发明构造的主要优点是：它滑动并保护机器的其它各元件而不会损伤轴或机器元件。即使由于过载而滑动，本装置自身不会被损伤和可被使用，而不用更换或重调节。本构造还使所述装置可用非金属材料制造，此时的工作条件诸如是用于制作零件的材料的选择受到了限制。

单件式内套筒结合单件式外套筒的使用特别适合于要求精确转动平衡的状况。在含有多件内或外套筒的已知装置中，当所述装置被拧紧或松开时，含有多件套筒的各部件可彼此相对移动，由此改变了所述装置的转动平衡。通过消除多件套筒，本安装装置减小了所述装置使用期间的转动不平衡。这样，制造期间，所述装置可进行圆周平衡，而正常工作期间所述装置将保持平衡。

技术人员将会理解到：对上面描述的各实施例可做改变或修正而不背离本发明的广泛发明概念。因此应懂得：本发明不局限于本文描述的各特定实施例，而是包含了本发明的范围和精神内的各种变化和修正，本发明的范围和精神列举于下列各权利要求中。

Claims (18)

1.一种把具有孔的机器元件同轴地安装在轴上的装置，包括：

具有螺纹及第一连接件的螺母；

与机器元件结合的外套筒，它包含：

被构造用来与机器元件的孔配合的外表面；

锥形的内表面，其中所述内表面具有邻接外套筒前端部的较小直径和在后部与前端部相间隔的较大直径；

沿外套筒纵向地延伸的至少一个轴向槽，以便允许外套筒的外表面扩张；

可与第一连接件配合的第二连接件，以把外套筒与螺母连接来阻止外套筒相对于螺母的显著轴向移动，同时允许外套筒相对于内套筒转动；

包围轴的内套筒，它包含：

锥形外表面，它的锥角对应于外套筒的锥形内表面，并具有邻接内套筒前端部的较小直径和在后部与内套筒前端部相间隔的较大直径；

对应于轴直径的内孔；和

远离内套筒前端部和可与螺母的螺纹部分配合的螺纹部分；

其特征在于：在第一方向转动螺母，使内套筒相对于螺母向前移动，这使内套筒外表面的较大直径移向外套筒内表面的较小直径，由此引致：内套筒朝轴收缩和外套筒朝机器元件孔扩张；在第二方向转动螺母，使内套筒相对于螺母向后移动，由此使内套筒从轴上松开和外套筒从机器元件孔上松开。

2.如权利要求1的装置，其特征在于：外套筒包括沿外套筒纵向地延伸的多个轴向槽，各槽的构造和方位提供充分的径向挠曲性，以允许外套筒挠曲而套装在螺母的第一连接件上。

3.如权利要求2的装置，其特征在于：第一连接件包括圆周槽，而第二连接件包括径向地向内延伸的法兰，所述外套筒具有充分的弹性，使得外套筒在挠曲后收缩，以把法兰安装入槽中。

4.如权利要求1的装置，其特征在于：外套筒的外表面具有较小的直径，而螺母的外直径大于外套筒外直径的较小直径。

5.如权利要求1的装置，其特征在于：外套筒的外表面具有较大直径，而外套筒包括径向地向外延伸的外法兰，所述外法兰邻接外套筒外表面的较大直径。

6.如权利要求1的装置，其特征在于：内套筒的一个端部环绕圆周连续。

7.如权利要求1的装置，其特征在于：外套筒是单件式套筒，它包括多个槽，所述多个槽构成由辐板连接的多个部分，所述辐板允许外套筒径向地弹性挠曲。

8.如权利要求1的装置，其特征在于：外套筒包括可与机器元件结合的止动件，用于阻止外套筒与机器元件之间的相对轴向移动。

9.一种把具有孔的机器元件同轴地安装在轴上的装置，包括：

包围轴的单件式内套筒，它具有前及后端部，其中所述内套筒包含：

邻接后端部的螺纹部分；

截头锥外表面，它具有邻接螺纹部分的较大直径和朝向内套筒前端部的、与较大直径相间隔的较小直径；

构造用来与轴配合的内孔；

在一个端部具有螺纹和在末端部具有圆周法兰的螺母；

与机器元件结合的外套筒，它具有前端部和后端部，其中外套筒包含：

截头锥内表面，它的锥角对应于内套筒的锥形外表面，并具有邻接后端部的较大直径和邻接前端部的较小直径；

对应于机器元件孔的外表面；和

与螺母的法兰结合的圆周互锁件；

其特征在于：当转动螺母时，螺母的螺纹与内套筒的螺纹结合，使内套筒在一个方向上相对于螺母及外套筒移动，由此使内套筒外表面的较大直径朝外套筒内表面的较小直径移动，所述移动引致内套筒的内孔朝轴收缩和外套筒的外表面朝机器元件孔扩张。

10.如权利要求9的装置，其特征在于：所述法兰径向地朝外延伸，而螺母还包括邻接法兰的环形槽，外套筒是具有充分弹性的单件式套筒，使得外套筒在挠曲后收缩以套装在法兰上，由此使圆周互锁件移动与圆周槽结合。

11.如权利要求9的装置，其特征在于：外套筒包括截头锥外表面，所述截头锥外表面具有邻接外套筒前端部的较小直径和在后部与较小直径相间隔的较大直径。

12.如权利要求11的装置，其特征在于：螺母的外直径大于外套筒外表面的较大直径。

13.如权利要求9的装置，其特征在于：外套筒包括可与机器元件结合的止动件，用于阻止外套筒与机器元件之间的相对轴向移动。

14.如权利要求9的装置，其特征在于：内套筒的一个端部环绕圆周连续。

15.一种把机器元件安装在轴上的方法，包括下述步骤：

提供具有前及后端部的内套筒，所述内套筒包含：

锥形的外表面；

邻接后端部的螺纹部分；和

可与轴配合的孔；

提供外套筒，它包含：

锥形的内孔，用来与内套筒的外表面配合；和

可与机器元件孔配合的外表面；

提供具有螺纹部分的螺母，所述螺纹部分可与内套筒的螺纹部分配合；

使外套筒连接于螺母，以阻止外套筒相对于螺母的显著轴向移动，同时允许螺母相对于外套筒转动；

把内套筒及外套筒布置在轴与机器元件孔之间；

在向前方向转动螺母，以驱动内套筒相对于螺母及外套筒向前移动，由此使内套筒前端部移离螺母，使得内套筒的锥形表面楔开外套筒，以把外套筒连接于机器元件和把内套筒连接于轴；

其特征在于：在相反方向转动螺母，驱使内套筒相对于螺母及外套筒向后移动，以从机器元件上松开外套筒和从轴上松开内套筒。

16.如权利要求15的方法，其特征在于：外套筒的锥形孔包括：邻接外套筒前端部远离螺母的较小直径；以及在前进方向转动螺母以驱动内套筒通过较小直径的步骤。

17.如权利要求15的方法，其特征在于：螺母包括第一互锁元件，而外套筒包括第二互锁元件，把外套筒连接于螺母的步骤包括朝向螺母驱动外套筒，使外套筒径向地挠曲，使得第二互锁元件压在第一互锁元件上。

18.如权利要求17的方法，其特征在于：在第二互锁元件压在第一互锁元件之后，外套筒弹性地径向移动，由此互相锁定第一及第二互锁元件。

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